DE102019103270A1 - METHOD FOR DISTRIBUTED ELECTRICAL PERFORMANCE DETERMINATION - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung zumindest eines Verbrauchers 605, der über einen Spannungspfad 603 mit einer Spannungsquelle 601 verbunden ist, wobei eine Spannungsmesseinrichtung 607 eine Versorgungsspannung U der Spannungsquelle 601 an einem Spannungsmesspunkt 613 auf dem Spannungspfad 603 bestimmt, und wobei zumindest eine Strommesseinrichtung 609 einen Verbraucherstrom I des Verbrauchers 605 an einem Strommesspunkt 615 auf dem Spannungspfad 603 bestimmt, umfassend: Aufnehmen von Spannungsmesswerten DPU der Versorgungsspannung U durch die Spannungsmesseinrichtung 607 zur Bestimmung eines Spannungsverlaufs TCU der Versorgungsspannung U in einem Spannungsmessschritt 101, Aufnehmen von Strommesswerten DPI eines Verbraucherstroms I des zumindest einen Verbrauchers 605 durch die zumindest eine Strommesseinrichtung 609 zur Bestimmung eines Stromverlaufs TCI des Verbraucherstroms I in einem Strommessschritt 103, Analysieren der Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U und/oder der Strommesswerte DPI des Verbraucherstroms I mit einer Analysefunktion AF in einem Analyseschritt 105, um Spannungskenngrößen AFPU des Spannungsverlaufs TCU der Versorgungsspannung U und/oder Stromkenngrößen AFPI des Stromverlaufs TCI des Verbraucherstroms I zu bestimmen, und Ermitteln zumindest eines Leistungswerts L unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen AFPU und/oder der Stromkenngrößen AFPI in einem Leistungswertermittlungsschritt 107.The invention relates to a method 100 for the distributed electrical power determination of at least one consumer 605, which is connected to a voltage source 601 via a voltage path 603, a voltage measuring device 607 determining a supply voltage U of the voltage source 601 at a voltage measuring point 613 on the voltage path 603, and at least a current measuring device 609 determines a consumer current I of the consumer 605 at a current measuring point 615 on the voltage path 603, comprising: recording voltage measured values DPU of the supply voltage U by the voltage measuring device 607 to determine a voltage profile TCU of the supply voltage U in a voltage measuring step 101, recording current measured values DPI a Consumer current I of the at least one consumer 605 by the at least one current measuring device 609 for determining a current profile TCI of the consumer current I in a current measuring step 103, analyzing the voltage Measurement values DPU of the supply voltage U and / or the measured current values DPI of the consumer current I with an analysis function AF in an analysis step 105 in order to determine voltage parameters AFPU of the voltage profile TCU of the supply voltage U and / or current parameters AFPI of the current profile TCI of the consumer current I, and to determine at least one Power value L taking into account the voltage parameters AFPU and / or the current parameters AFPI in a power value determination step 107.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung für ein System mit zumindest einem Verbraucher. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur verteilten Leistungsbestimmung. Die Erfindung betrifft zusätzlich ein Computerprogramm zum Ausführen eines Verfahrens zur verteilten Leistungsbestimmung und ein Speichermedium mit dem Computerprogramm.The invention relates to a method for the distributed determination of electrical power for a system with at least one consumer. The invention also relates to a system for distributed performance determination. The invention additionally relates to a computer program for executing a method for distributed performance determination and a storage medium with the computer program.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer verteilten Leistungsbestimmung werden Strom und Spannung eines Systems mit wenigstens einem Verbraucher an verschiedenen Stellen des Systems aufgenommen. Gegenüber einer Leistungsbestimmung, bei der Spannung und Strom an derselben Stelle im System bestimmt werden, beispielsweise direkt beim Verbraucher, kann eine verteilte Leistungsbestimmung, speziell in Systemen mit mehreren Verbrauchern, den Vorteil ergeben, dass lediglich eine Spannungsmessung für mehrere Verbraucher durchgeführt werden muss. Der bei der Spannungsmessung bestimmte Wert für die Versorgungsspannung wird in Kombination mit den jeweils an den Stellen der Verbraucher bestimmten Verbraucherströmen zur Bestimmung der Leistung verwendet. Hierdurch können Hardwarekomponenten eingespart werden, da nicht für jeden Verbraucher eine individuelle Spannungsmesseinrichtung benötigt wird, sondern eine Spannungsmesseinrichtung für eine Mehrzahl von Verbrauchern ausreicht.In the case of a distributed power determination, the current and voltage of a system with at least one consumer are recorded at different points in the system. Compared to a power determination in which voltage and current are determined at the same point in the system, for example directly at the consumer, a distributed power determination, especially in systems with several consumers, can have the advantage that only one voltage measurement has to be carried out for several consumers. The value for the supply voltage determined during the voltage measurement is used in combination with the respective consumer currents determined at the points of the consumer to determine the power. Hardware components can be saved as a result, since an individual voltage measuring device is not required for each consumer, but rather one voltage measuring device is sufficient for a plurality of consumers.

Aus dem Dokument WO 2013/009942 A1 ist ein Verfahren zur verteilten Leistungsbestimmung bekannt, bei dem eine Spannungsmessung an einem Punkt und eine Strommessung an einem anderen Punkt in einem System mit wenigstens einem Verbraucher durchgeführt wird.From the document WO 2013/009942 A1 a method for the distributed power determination is known in which a voltage measurement is carried out at one point and a current measurement is carried out at another point in a system with at least one consumer.

Problematisch in den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zur verteilten Leistungsbestimmung ist jedoch die Übertragung der aufgenommenen Strom- und Spannungswerte zur Bestimmung der Leistung. Da Messwerte für Strom und Spannung an verschiedenen Stellen im System und von unterschiedlichen Systemkomponenten aufgenommen werden, muss wenigstens ein Datensatz von der einen Systemkomponente an eine weitere Systemkomponente übermittelt werden, um unter Berücksichtigung der aufgenommenen Spannung und des aufgenommenen Stroms die entsprechende Leistung bestimmen zu können.However, the problem with the systems for distributed power determination known from the prior art is the transmission of the recorded current and voltage values to determine the power. Since measured values for current and voltage are recorded at different points in the system and by different system components, at least one data record must be transmitted from one system component to another system component in order to be able to determine the corresponding power, taking into account the recorded voltage and current.

Bei Wechselspannung wird im Stand der Technik die Leistung auf Basis von Effektivwerten für Strom und Spannung bestimmt. Dies ist unter anderem darauf gegründet, dass zur exakten Bestimmung der Leistung auf Momentanwerte für Strom und Spannung zurückgegriffen werden müsste. Dies würde jedoch das Übermitteln großer Datenmengen bedeuten, was bei derzeitigen Systemen zu Problemen führt.In the prior art, with AC voltage, the power is determined on the basis of effective values for current and voltage. Among other things, this is based on the fact that instantaneous values for current and voltage would have to be used in order to determine the power exactly. However, this would mean transmitting large amounts of data, which leads to problems with current systems.

Die Bestimmung der Leistung basierend auf Effektivwerten für Strom und Spannung ist jedoch ebenfalls nicht zufriedenstellend. Effektivwerte für Strom und Spannung stellen eine starke Vereinfachung gegenüber den tatsächlichen Momentanwerten dar und ein Großteil der in den Momentanwerten enthaltene Information gehen bei der Vereinfachung zu Effektivwerten verloren. Speziell bei Systemen mit vergleichsweise hohen Anteilen an Oberfrequenzen in Strom und Spannung führen diese Vereinfachungen zu Messungenauigkeiten in der Leistungsbestimmung.The determination of the power based on rms values for current and voltage is also unsatisfactory. RMS values for current and voltage represent a great simplification compared to the actual instantaneous values and a large part of the information contained in the instantaneous values is lost when simplifying the RMS values. These simplifications lead to measurement inaccuracies in the determination of power, especially in systems with comparatively high proportions of upper frequencies in current and voltage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein effizientes Verfahren zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung eines Systems mit zumindest einem Verbraucher, ein System zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung und ein Speichermedium mit einem Computerprogramm zum Ausführen eines Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung bereitzustellen.The object on which the invention is based can be seen in providing an efficient method for distributed electrical power determination of a system with at least one consumer, a system for distributed electrical power determination and a storage medium with a computer program for executing a method for distributed electrical power determination.

Die Aufgabe wird mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.The object is achieved by means of the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the respective dependent claims.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung zumindest eines Verbrauchers bereitgestellt, der über einen Spannungspfad mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei eine Spannungsmesseinrichtung eine Versorgungsspannung der Spannungsquelle an einem Spannungsmesspunkt auf dem Spannungspfad bestimmt, und wobei zumindest eine Strommesseinrichtung einen Versorgungsstrom des Verbrauchers an einem Strommesspunkt auf dem Spannungspfad bestimmt. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Aufnehmen von Spannungsmesswerten der Versorgungsspannung durch die Spannungsmesseinrichtung zur Bestimmung eines Spannungsverlaufs der Versorgungsspannung in einem Spannungsmessschritt, Aufnehmen von Strommesswerten eines Verbraucherstroms des zumindest einen Verbrauchers durch die zumindest eine Strommesseinrichtung zur Bestimmung eines Stromverlaufs des Verbraucherstroms in einem Strommessschritt, Analysieren der Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung und/oder der Strommesswerte des Verbraucherstroms mit einer Analysefunktion in einem Analyseschritt, um Spannungskenngrößen des Spannungsverlaufs der Versorgungsspannung und/oder Stromkenngrößen des Stromverlaufs des Verbraucherstroms zu bestimmen, und Ermitteln zumindest eines Leistungswerts unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen und/oder der Stromkenngrößen in einem Leistungswertermittlungsschritt. According to one aspect of the invention, a method for the distributed electrical power determination of at least one consumer is provided, which is connected to a voltage source via a voltage path, wherein a voltage measuring device determines a supply voltage of the voltage source at a voltage measuring point on the voltage path, and wherein at least one current measuring device a supply current of the Determined consumer at a current measuring point on the voltage path. The method comprises the steps of: recording voltage measured values of the supply voltage by the voltage measuring device to determine a voltage curve of the supply voltage in a voltage measuring step, recording current measured values of a consumer current of the at least one consumer by the at least one current measuring device to determine a current curve of the consumer current in a current measuring step, analyzing the Measured voltage values of the supply voltage and / or the measured current values of the consumer current with an analysis function in an analysis step to determine voltage parameters of the voltage curve of the To determine the supply voltage and / or current parameters of the current profile of the consumer current, and to determine at least one power value taking into account the voltage parameters and / or the current parameters in a power value determination step.

Hierdurch wird erreicht, dass ein effizientes Verfahren zur verteilten Leistungsbestimmung in einem System mit zumindest einem Verbraucher bereitgestellt werden kann.This means that an efficient method for distributed power determination can be provided in a system with at least one consumer.

Durch die verteilte Leistungsbestimmung, worunter im Folgenden eine Leistungsbestimmung verstanden wird, bei der Spannung und Strom an unterschiedlichen Stellen im System gemessen werden, kann eine Reduzierung der benötigten Hardware bewirkt werden.The distributed power determination, which in the following is understood to mean a power determination in which voltage and current are measured at different points in the system, can bring about a reduction in the hardware required.

Besonders in Systemen mit einer Mehrzahl von Verbrauchern kann mit nur einer Spanungsmesseinrichtung und einer Mehrzahl von den einzelnen Verbrauchern zugeordneten Strommesseinrichtungen eine Leistungsbestimmung für jeden der Verbraucher erreicht werden.Particularly in systems with a plurality of consumers, a power determination for each of the consumers can be achieved with only one voltage measuring device and a plurality of current measuring devices assigned to the individual consumers.

Eine individuelle Spannungsmessung für jeden Verbraucher kann vermieden werden. Diese sind speziell für Systeme unvorteilhaft, in denen die Versorgungsspannung für die verschiedenen Verbraucher lediglich geringfügig variiert. Lokale Spannungsmessungen für jeden Verbraucher bringen in solchen Systemen gegenüber einer einzigen globalen Spannungsmessung der Versorgungsspannung für das gesamte System keine zusätzliche Information und sind folglich redundant.An individual voltage measurement for each consumer can be avoided. These are particularly disadvantageous for systems in which the supply voltage for the various loads varies only slightly. Local voltage measurements for each consumer in such systems do not provide any additional information compared to a single global voltage measurement of the supply voltage for the entire system and are consequently redundant.

Eine verteilte Leistungsbestimmung setzt jedoch voraus, dass zur Bestimmung wenigstens eines Leistungswerts Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung und/oder Strommesswerte des Verbraucherstroms von der Spannungsmesseinrichtung und/oder von der Strommesseinrichtung zu einer entsprechenden Systemkomponente übermittelt werden, von der die jeweiligen Messwerte der Spannung und des Stroms zur Bestimmung einer entsprechenden Leistung herangezogen werden, wobei die Messwerte Spannungsmesswerte und/oder Strommesswerte umfassen. However, a distributed power determination presupposes that, in order to determine at least one power value, measured voltage values of the supply voltage and / or measured current values of the consumer current are transmitted from the voltage measuring device and / or from the current measuring device to a corresponding system component, from which the respective measured values of the voltage and current are used for determination a corresponding power can be used, the measured values including measured voltage values and / or measured current values.

Diesbezüglich wird der Vorteil erreicht, dass im vorliegenden Verfahren zur Übertragung der aus den aufgenommenen Spannungs- und Strommesswerten erhaltenen Information bezüglich der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms ein vergleichsweise geringes Datenvolumen übermittelt werden muss. Hierdurch ist eine schnellere Übertragung der Daten und damit verbunden eine schnellere Leistungsbestimmung für die einzelnen Verbraucher des Systems ermöglicht.In this regard, the advantage is achieved that, in the present method, a comparatively small volume of data has to be transmitted to transmit the information relating to the supply voltage and / or the consumer current obtained from the recorded voltage and current measured values. This enables faster transmission of the data and, associated therewith, faster power determination for the individual consumers of the system.

Aufgrund der höheren Informationsdichte der Kenngrößen, wobei die Kenngrößen durch Spannungs- und/oder Strommesswerte gebildet sein können, gegenüber nichtanalysierten Spannungs- und Strommesswerten kann darüber hinaus mit der Übermittlung von Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen ein höherer Informationsgehalt pro übertragenem Datenvolumen erzielt werden. Bei einem vorbestimmten maximal übertragbaren Datenvolumen können die übertragenen Kenngrößen damit einen höheren Informationsgehalt übertragen, als dies bei Spannungbeziehungsweise Strommesswerten des gleichen Datenvolumens möglich wäre. Beispielsweise können Kenngrößen übermittelt werden, die einen Satz von Spannungs- und/oder Strommesswerten entsprechen, dessen Datenvolumen das maximal übertragbare Datenvolumen übersteigen würde. Alternativ können auch Kenngrößen zu mehreren Sätzen von Spannungs- und/oder Strommesswerten übermittelt werden, während aufgrund des hohen Datenvolumens der einzelnen Datensätze der Spannungs- und/oder Strommesswerte nicht alle Datensätze gleichzeitig übermittelbar wären.Due to the higher information density of the parameters, whereby the parameters can be formed by voltage and / or current measured values, compared to non-analyzed voltage and current measured values, a higher information content per transferred data volume can be achieved with the transmission of voltage parameters and / or current parameters. Given a predetermined maximum transferable data volume, the transferred parameters can thus transfer a higher information content than would be possible with voltage or current measured values of the same data volume. For example, parameters can be transmitted which correspond to a set of measured voltage and / or current values, the data volume of which would exceed the maximum transferable data volume. Alternatively, parameters for several sets of voltage and / or current measured values can also be transmitted, while due to the high data volume of the individual data sets of the voltage and / or current measured values, not all data sets could be transmitted simultaneously.

Die aufgenommenen Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung und/oder die Strommesswerte des Versorgungsstroms werden vor dem Übermitteln an die entsprechende Systemkomponente zur Leistungsbestimmung eines Analyseprozesses unterzogen. In der Datenanalyse werden Spannungskenngrößen des Spannungsverlaufs der Versorgungsspannung und/oder Stromkenngrößen des Stromverlaufs des Verbraucherstroms ermittelt.The recorded voltage measurement values of the supply voltage and / or the current measurement values of the supply current are subjected to an analysis process before being transmitted to the corresponding system component to determine the performance. In the data analysis, voltage parameters of the voltage profile of the supply voltage and / or current parameters of the current profile of the consumer current are determined.

Die ermittelten Spannungsgrößen und/oder Stromkenngrößen werden darauffolgend an die Systemkomponente übermittelt, die unter Berücksichtigung der Spannungsgrößen und/oder Stromkenngrößen die Leistung des jeweiligen Verbrauchers bestimmt. Anstatt der aufgenommenen Spannungs- und/oder Strommesswerte werden somit die Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen übermittelt, wodurch eine substantielle Reduktion der zu übermittelnden Datenmengen erreicht wird.The determined voltage quantities and / or current parameters are then transmitted to the system component, which, taking into account the voltage quantities and / or current parameters, determines the power of the respective consumer. Instead of the recorded voltage and / or current measured values, the voltage parameters and / or current parameters are thus transmitted, whereby a substantial reduction in the amount of data to be transmitted is achieved.

Die Spannungsmesswerte oder die Strommesswerte werden analysiert und die Spannungskenngrößen oder die Stromkenngrößen ermittelt in Abhängigkeit davon, welche der Spannungsmesswerte beziehungsweise der Spannungskenngrößen oder der Strommesswerte beziehungsweise der Stromkenngrößen übermittelt werden sollen. Sollen sowohl Spannungs- als auch Strommesswerte zur Bestimmung des wenigstens einen Leistungswerts zu der entsprechenden Systemkomponente übermittelt werden, werden sowohl die Spannungsmesswerte analysiert und die Spannungskenngrößen ermittelt als auch die Strommesswerte analysiert und die Stromkenngrößen ermittelt.The measured voltage values or the measured current values are analyzed and the voltage parameters or the current parameters are determined as a function of which of the voltage measured values or the voltage parameters or the current measured values or the current parameters are to be transmitted. If both voltage and current measured values are to be transmitted to the corresponding system component in order to determine the at least one power value, both the voltage measured values and the voltage parameters are determined and the current measured values are analyzed and the current parameters are determined.

Es werden ausschließlich Kenngrößen von der Spannungsmesseinrichtung oder der zumindest einen Strommesseinrichtung an die jeweilige Systemkomponente, die die Leistungsbestimmung durchführt, übermittelt. Eine Übermittlung von Spannungs- oder Strommesswerten findet nicht statt. Only parameters from the voltage measuring device or the at least one current measuring device are transmitted to the respective system component that is performing the power determination. A transmission of voltage or current measured values does not take place.

Die Bestimmung der Leistung erfolgt unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen. Beispielsweise können die Kenngrößen derart ausgebildet sein, dass eine Multiplikation der Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen zu einem entsprechenden Leistungswert führt.The power is determined taking into account the voltage parameters and / or current parameters. For example, the parameters can be designed such that a multiplication of the voltage parameters and current parameters leads to a corresponding power value.

Eine Rücktransformation der Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen in die entsprechenden Spannungs- und Strommesswerte ist ebenfalls möglich. Die Leistungsbestimmung erfolgt in diesem Fall unter Berücksichtigung der Spannungs- und Strommesswerte. Die entsprechende Rücktransformation kann durch die zur Leistungsbestimmung dienende Systemkomponente durchgeführt werden, nachdem die Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen von der Spannungsmesseinrichtung und/oder der zumindest einen Strommesseinrichtung an die entsprechende Leistungskomponente übermittelt worden ist.A reverse transformation of the voltage parameters and current parameters into the corresponding voltage and current measured values is also possible. In this case, the power is determined taking into account the measured voltage and current values. The corresponding reverse transformation can be carried out by the system component used to determine the power, after the voltage parameters and / or current parameters have been transmitted from the voltage measuring device and / or the at least one current measuring device to the corresponding power component.

Das Datenvolumen der zu übermittelnden Spannungskenngrößen oder Stromkenngrößen ist erheblich herabgesetzt zu einem Datenvolumen der Spannungsmesswerte oder der Strommesswerte. Die Kenngrößen sind hierbei so gewählt, dass der Informationsgehalt der Spannungskenngrößen oder der Stromkenngrößen dem Informationsgehalt der Spannungsmesswerte oder der Strommesswerte entspricht. Mindestens durch eine Rücktransformation der Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen in die Spannungs- und/oder Strommesswerte kann der Informationsgehalt wiederhergestellt werden.The data volume of the voltage parameters or current parameters to be transmitted is considerably reduced compared to a data volume of the voltage measurement values or the current measurement values. The parameters are selected in such a way that the information content of the voltage parameters or the current parameters corresponds to the information content of the voltage measured values or the current measured values. The information content can be restored at least by transforming the voltage parameters and / or current parameters into the voltage and / or current measured values.

Ein Verlauf, insbesondere der Versorgungsspannung, welcher auch als Spannungsverlauf bezeichnet wird, oder des Verbraucherstroms, welcher auch als Stromverlauf bezeichnet wird, ist im Folgenden eine zeitliche Entwicklung der Versorgungsspannung oder des Verbraucherstroms und ist durch die jeweiligen Spannungsmesswerte oder Strommesswerte bestimmt. Der Spannungsverlauf oder Stromverlauf kann durch eine passende mathematische Funktion beziehungsweise durch einen entsprechenden Graph der Funktion wiedergegeben werden.A curve, in particular of the supply voltage, which is also referred to as voltage curve, or of the consumer current, which is also referred to as current curve, is in the following a development of the supply voltage or the consumer current over time and is determined by the respective voltage measurement values or current measurement values. The voltage curve or current curve can be reproduced by a suitable mathematical function or by a corresponding graph of the function.

Eine Analysefunktion ist im Folgenden eine mathematische Funktion, die zur Analyse der Spannungsmesswerte und der Strommesswerte verwendet wird, und die geeignet ist, die Spannungsmesswerte und die Strommesswerte wiederzugeben und die entsprechenden Spannungsverläufe der Versorgungsspannung und Stromverläufe des Verbraucherstroms zu beschreiben.In the following, an analysis function is a mathematical function that is used to analyze the measured voltage values and the measured current values, and that is suitable for reproducing the measured voltage values and the measured current values and for describing the corresponding voltage characteristics of the supply voltage and current characteristics of the consumer current.

Eine Analysefunktion im vorliegenden Sinne kann auch eine jeweilige Umkehrfunktion umfassen, die den Analysevorgang auf den Ausgang zurückführt. Voraussetzung hierbei ist jedoch, dass die Umkehrfunktion eine eindeutige Zuordnung der Kenngröße und der zu analysierenden Messwerte ermöglicht, sodass die Umkehrfunktion unter Berücksichtigung der Kenngrößen eindeutig die Messwerte wiedergibt.An analysis function in the present sense can also include a respective inverse function that returns the analysis process to the output. The prerequisite for this, however, is that the inverse function enables a clear assignment of the parameter and the measured values to be analyzed, so that the inverse function clearly reproduces the measured values, taking the parameters into account.

Kenngrößen sind im Folgende Größen beziehungsweise Parameter der Analysefunktion, die einen Informationsgehalt bezüglich der Verläufe der jeweiligen Messwerte transportieren können. Beispielsweise können Kenngrößen, Parameter einer Anpassungsfunktion sein, mittels der Messwerte analysiert werden, indem über eine Variation der Kenngrößen die Anpassungsfunktion an die zu analysierenden Daten angepasst wird, wobei die analysierenden Daten durch Spannungs- und/oder Strommesswerte gebildet sein können.In the following, parameters are quantities or parameters of the analysis function that can convey information regarding the progression of the respective measured values. For example, parameters can be parameters of an adaptation function by means of which measured values are analyzed by adapting the adaptation function to the data to be analyzed via a variation of the parameters, wherein the analyzing data can be formed by voltage and / or current measured values.

Die Kenngrößen können beispielsweise auch weitere Größen sein, die mittels der Datenanalyse aus den Messwerten extrahiert werden. Die Analysefunktion kann in einem derartigen Fall im weitesten Sinne als eine Handlungsvorschrift zur Durchführung der Analyse und zur Extraktion der Kenngrößen sein.The parameters can, for example, also be other variables that are extracted from the measured values by means of the data analysis. In such a case, the analysis function can, in the broadest sense, be a rule for carrying out the analysis and extracting the parameters.

Die Kenngrößen transportieren damit einen eindeutigen Informationsgehalt bezüglich der aufgenommenen Messwerte. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Analysefunktion ermöglichen die Kenngrößen eine eindeutige Wiedergabe der Messwerte und eine Beschreibung des Verlaufs.The parameters thus convey a clear information content regarding the recorded measured values. Taking into account the respective analysis function, the parameters enable a clear reproduction of the measured values and a description of the course.

Die Kenngrößen und die Analysefunktion stehen dabei in einem Verhältnis, dass die Kenngrößen Parameter der Analysefunktion sind. Nehmen die jeweiligen Kenngrößen durch die vorangegangene Analyse der Messwerte die passenden Werte an, lassen sich die jeweiligen Messwerte durch die Analysefunktion unter Berücksichtigung der Kenngrößen darstellen und wiedergeben.The parameters and the analysis function are in a relationship such that the parameters are parameters of the analysis function. If the respective parameters assume the appropriate values through the previous analysis of the measured values, the respective measured values can be displayed and reproduced by the analysis function, taking the parameters into account.

Nach einer Ausführungsform wird die Analyse der Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung in dem Analyseschritt von der Spannungsmesseinrichtung durchgeführt, wobei die Analyse der Strommesswerte des Verbraucherstroms in dem Analyseschritt von der zumindest einen Strommesseinrichtung durchgeführt wird.According to one embodiment, the analysis of the measured voltage values of the supply voltage is carried out in the analysis step by the voltage measuring device, the analysis of the measured current values of the consumer current in the analysis step being carried out by the at least one current measuring device.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass zur Ermittlung der Leistung keine Messwerte übertragen werden müssen.This has the technical advantage that no measured values have to be transmitted to determine the power.

Durch die Analyse der Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung in der Spannungsmesseinrichtung und/oder der Strommesswerte des Verbraucherstroms in der zumindest einen Strommesseinrichtung und durch das damit verbundene Erstellen der entsprechenden Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen kann vermieden werden, dass ganze Sätze von aufgenommenen Messwerten der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms zu Bestimmung eines entsprechenden Leistungswerts an die jeweilige Systemkomponente übermittelt werden müssen. By analyzing the voltage measured values of the supply voltage in the voltage measuring device and / or the current measured values of the consumer current in the at least one current measuring device and by creating the corresponding voltage parameters and / or current parameters, it is possible to avoid entire sets of recorded measured values of the supply voltage and / or of the consumer current must be transmitted to the respective system component to determine a corresponding power value.

Statt der aufgenommenen Messwerte werden ausschließlich die ermittelten Kenngrößen übermittelt. Durch die Wahl der Kenngrößen derart, dass unter Berücksichtigung der jeweiligen Analysefunktion die entsprechenden Messwerte wiedergegeben werden können, transportieren die Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen einen Informationsgehalt, welcher dem Informationsgehalt der Messwerte entsprechen kann.Instead of the recorded measured values, only the determined parameters are transmitted. By choosing the parameters in such a way that, taking into account the respective analysis function, the corresponding measured values can be reproduced, the voltage parameters and / or current parameters convey an information content which can correspond to the information content of the measured values.

Nach einer Ausführungsform umfasst der Analyseschritt der Spannungsmesswerte und/oder der Strommesswerte die Verfahrensschritte: Durchführen einer Spektralanalyse, insbesondere einer diskreten Fourier-Analyse, der Spannungsmesswerte und/oder der Strommesswerte in einem Spektralanalyseschritt, Erstellen eines Spannungsfrequenzspektrums der Versorgungsspannung auf Basis der Spektralanalyse der Spannungsmesswerte und/oder eines Stromfrequenzspektrums des Verbraucherstroms auf Basis der Spektralanalyse der Strommesswerte in einem Spektrumerstellungsschritt, Reduzieren des Spannungsfrequenzspektrums der Versorgungsspannung und/oder des Stromfrequenzspektrums des Verbraucherstroms auf Frequenzen einer Spannungsgrundfrequenz und von ersten n Spannungsoberfrequenzen der Versorgungsspannung und/oder auf Frequenzen einer Stromgrundfrequenz und von ersten n Stromoberfrequenzen des Verbraucherstroms in einem Reduktionsschritt, und Identifizieren der Spannungsspektralwerte für Frequenzen der Spannungsgrundfrequenz und der ersten n Spannungsoberfrequenzen der Versorgungsspannung als Spannungskenngrößen und/oder der Stromspektralwerte für Frequenzen der Stromgrundfrequenz und der ersten n Stromoberfrequenzen des Verbraucherstroms als Stromkenngrößen in einem Spektralwertidentifikationsschritt.According to one embodiment, the step of analyzing the measured voltage values and / or the measured current values comprises the steps of: performing a spectrum analysis, in particular a discrete Fourier analysis, of the measured voltage values and / or the measured current values in a spectral analysis step, creating a voltage frequency spectrum of the supply voltage on the basis of the spectrum analysis of the measured voltage values and / or a current frequency spectrum of the consumer current based on the spectral analysis of the current measured values in a spectrum creation step, reducing the voltage frequency spectrum of the supply voltage and / or the current frequency spectrum of the consumer current to frequencies of a voltage base frequency and of first n voltage harmonics of the supply voltage and / or to frequencies of a current base frequency and of the first n Current upper frequencies of the consumer current in a reduction step, and identification of the voltage spectral values for frequencies of the voltage ngs fundamental frequency and the first n voltage harmonics of the supply voltage as voltage parameters and / or the current spectral values for frequencies of the current fundamental frequency and the first n current harmonics of the consumer current as current parameters in a spectral value identification step.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Spektralanalyse die Versorgungsspannung und/oder der Verbraucherstrom anteilsmäßig in jeweils eine Grundfrequenz, wobei die Grundfrequenz durch eine Spannungsgrundfrequenz und/oder eine Stromgrundfrequenz gebildet sein kann, und bis zu n Oberfrequenzen, wobei die Oberfrequenzen durch eine Spannungsoberfrequenz und/oder eine Stromoberfrequenz gebildet sein können, aufgeteilt werden kann.This achieves the technical advantage that, through the spectral analysis, the supply voltage and / or the consumer current are proportionally divided into a fundamental frequency, wherein the fundamental frequency can be formed by a voltage fundamental frequency and / or a current fundamental frequency, and up to n harmonic frequencies, the harmonic frequencies being a Voltage upper frequency and / or a current upper frequency can be formed, can be divided.

Die über die diskrete Fourier-Analyse bestimmten Spektralwerte der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms für die jeweilige Grundfrequenz beziehungsweise die Grundfrequenz und die ersten n Oberfrequenzen stellen die Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen dar. Die entsprechende Fourier-Reihe, in der die Spektralwerte als Reihenparameter fungieren, dient als Analysefunktion, mittels der die Spannungs- und Strommesswerte wiedergegeben werden können.The spectral values of the supply voltage and / or the consumer current determined via the discrete Fourier analysis for the respective fundamental frequency or the fundamental frequency and the first n upper frequencies represent the voltage parameters and current parameters. The corresponding Fourier series, in which the spectral values function as series parameters, is used as an analysis function by means of which the voltage and current measured values can be displayed.

Neben dem Vorteil einer Reduzierung des Datenvolumens der zu übermittelnden Datenpakete, indem anstatt einer Übermittlung der Messwerte lediglich entsprechende Kenngrößen, die Spektralwerte für die Grund- und Oberfrequenzen, übermittelt werden, wird der Vorteil erreicht, dass durch die Aufspaltung der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms in Grund- und Oberfrequenzen eine detaillierte Bestimmung verschiedener Spannungswerte und/oder Stromwerte ermöglicht ist.In addition to the advantage of reducing the data volume of the data packets to be transmitted by only transmitting corresponding parameters, the spectral values for the fundamental and upper frequencies, instead of transmitting the measured values, the advantage is achieved that by splitting the supply voltage and / or the consumer current A detailed determination of various voltage values and / or current values is made possible in fundamental and upper frequencies.

Beispielsweise können neben der Scheinleistung auch die Wirkleistung, die Blindleistung oder die Verzerrungsblindleistung bestimmt werden. Hierdurch ist es ermöglicht, den Einfluss der Oberfrequenzen zu betrachten. Somit können Fehler, die beispielsweise bei einer Bestimmung der Leistung auf Basis von Effektivwerten für Strom und Spannung, bei der ein Einfluss von Oberfrequenzen vernachlässigt wird, vermieden werden.For example, in addition to the apparent power, the real power, the reactive power or the distortion reactive power can also be determined. This makes it possible to look at the influence of the harmonics. In this way, errors that occur, for example, when determining the power on the basis of effective values for current and voltage, in which the influence of harmonics is neglected, can be avoided.

Unter einer Grundfrequenz eines periodischen Signals wird die maßgebliche Frequenz des Signals verstanden, über die die längste Periode des periodischen Signals bestimmt ist. Die Grundfrequenz ist die niedrigste Frequenz der periodischen Anteile des periodischen Signals. Oberfrequenzen weisen hingegen Frequenzenzahlen auf, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Im Folgenden können Grundwellen, Grundschwingungen und Grundfrequenzen synonym verwendet werden. Zu verstehen ist ein periodischer Anteil eines periodischen Spannungs- oder Stromsignals mit der Frequenz der Grundfrequenz des Signals. Analoges gilt für die Begriffe Oberwelle, Oberschwingung und Oberfrequenz, die ebenfalls synonym verwendet werden können.A fundamental frequency of a periodic signal is understood to mean the relevant frequency of the signal over which the longest period of the periodic signal is determined. The fundamental frequency is the lowest frequency of the periodic components of the periodic signal. Upper frequencies, on the other hand, have frequency numbers that are an integral multiple of the basic frequency. In the following, fundamental waves, fundamental vibrations and fundamental frequencies can be used synonymously. What is to be understood is a periodic component of a periodic voltage or current signal with the frequency of the fundamental frequency of the signal. The same applies to the terms harmonic, harmonic and harmonic frequency, which can also be used synonymously.

Nach einer Ausführungsform umfasst der Spektralanalyseschritt ferner, Ermitteln von wenigstens einem Spannungsgleichanteil der Versorgungsspannung und/oder von wenigstens einem Stromgleichanteil des Verbraucherstroms, wobei im Spektralidentifikationsschritt der wenigstens eine Spannungsgleichanteil als eine Spannungskenngröße und/oder der wenigstens eine Stromgleichanteil als eine Stromkenngröße identifiziert wird.According to one embodiment, the spectral analysis step further comprises determining at least one DC voltage component of the supply voltage and / or at least one DC current component of the consumer current, the at least one DC voltage component as a voltage parameter in the spectral identification step and / or the at least one direct current component is identified as a current parameter.

Hierdurch wird der Vorteil einer präziseren Spektralanalyse erreicht.This has the advantage of a more precise spectral analysis.

Nach einer Ausführungsform umfasst der Analyseschritt der Spannungsmesswerte und/oder der Strommesswerte die Verfahrensschritte: Durchführen eines Anpassungsprozesses einer Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte und/oder die Strommesswerte in einem Anpassungsschritt, Ermitteln von Spannungsparametern der Anpassungsfunktion, wobei die Anpassungsfunktion mit den Spannungsparametern den Spannungsverlauf der Versorgungsspannung beschreibt, und/oder von Stromparametern der Anpassungsfunktion in einem Parameterermittlungsschritt, wobei die Anpassungsfunktion mit den Stromparametern den Stromverlauf des Verbraucherstroms beschreibt, und Identifizieren der Spannungsparameter der Anpassungsfunktion als Spannungskenngrößen und/oder der Stromparameter der Anpassungsfunktion als Stromkenngrößen in einem Parameteridentifikationsschritt.According to one embodiment, the step of analyzing the measured voltage values and / or the measured current values comprises the following steps: performing an adaptation process of an adaptation function to the measured voltage values and / or the measured current values in an adaptation step, determining voltage parameters of the adaptation function, the adaptation function using the voltage parameters to describe the voltage curve of the supply voltage , and / or of current parameters of the adaptation function in a parameter determination step, the adaptation function describing the current curve of the consumer current with the current parameters, and identification of the voltage parameters of the adaptation function as voltage parameters and / or the current parameters of the adaptation function as current parameters in a parameter identification step.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine einfache Analyse der Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung und/oder der Strommesswerte des Verbraucherstroms bereitgestellt werden kann.This has the technical advantage that a simple analysis of the measured voltage values of the supply voltage and / or the measured current values of the consumer current can be provided.

Eine Anpassungsfunktion ist im Folgenden eine mathematische Funktion, die geeignet ist, in einem Anpassungsprozess mittels Variation entsprechender Parameter an die jeweiligen zu analysierenden Messwerte angepasst zu werden, sodass die angepasste Funktion die entsprechenden Messwerte wiedergibt und einen Verlauf der Messwerte beschreibt.In the following, an adaptation function is a mathematical function that is suitable for being adapted to the respective measured values to be analyzed in an adaptation process by varying corresponding parameters, so that the adapted function reproduces the corresponding measured values and describes a course of the measured values.

Mit den entsprechend variierten Parametern ermöglicht die Anpassungsfunktion eine eindeutige Wiedergabe der Messwerte und Beschreibung des Verlaufs der Messwerte. Die Anpassungsfunktion kann den Anforderungen entsprechend gewählt werden. Beispielsweise kann eine möglichst komplexe Anpassungsfunktion mit einer hohen Anzahl zu variierender Parameter gewählt werden, um so eine möglichst exakte Anpassung der Anpassungsfunktion an die Messwerte und ein möglichst präzises Ergebnis für die zu bestimmende Leistung zu erreichen.With the parameters varied accordingly, the adaptation function enables a clear reproduction of the measured values and a description of the course of the measured values. The adaptation function can be selected according to the requirements. For example, the most complex adaptation function possible with a large number of parameters to be varied can be selected in order to achieve the most exact adaptation of the adaptation function to the measured values and the most precise possible result for the power to be determined.

Beispielsweise kann aber auch eine vergleichsweise einfach gestaltete Anpassungsfunktion mit einer vergleichsweise geringeren Anzahl von Parametern gewählt werden, um eine möglichst schnelle Analyse zu erreichen, die wenig Prozessorleistung benötigt. Die Anpassungsfunktion kann der Analysefunktion entsprechen.For example, however, a comparatively simply designed adaptation function with a comparatively smaller number of parameters can also be selected in order to achieve the fastest possible analysis that requires little processor power. The adaptation function can correspond to the analysis function.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt: Synchronisieren der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Strommesseinrichtung auf eine Referenzzeit in einem Synchronisationsschritt, wobei die Spannungsmesseinrichtung und die zumindest eine Strommesseinrichtung jeweils eine lokale Zeit bestimmen, und wobei die lokale Zeit der Spannungsmesseinrichtung und die lokale Zeit der zumindest einen Strommesseinrichtung in Bezug auf die Referenzzeit angepasst werden.According to one embodiment, the method further comprises the step of: synchronizing the voltage measuring device and the at least one current measuring device to a reference time in a synchronization step, the voltage measuring device and the at least one current measuring device each determining a local time, and the local time of the voltage measuring device and the local time the at least one current measuring device can be adapted in relation to the reference time.

Hierdurch kann erreicht werden, dass die Messungen, wobei die Messungen durch Spannungsmesswerte und Strommesswerte gebildet sein können, der Versorgungsspannung und des Verbraucherstroms aufeinander abstimmbar sind. So kann gewährleistet werden, dass bei der verteilten Leistungsbestimmung, bei der Strom und Spannung an unterschiedlichen Stellen im System gemessen werden, die jeweiligen Messungen zu aufeinander abgestimmten Zeiten durchgeführt werden, und so ein aussagekräftiges Ergebnis für die Leistungsbestimmung erzielt werden kann.In this way it can be achieved that the measurements, wherein the measurements can be formed by measured voltage values and measured current values, of the supply voltage and the consumer current can be coordinated with one another. In this way, it can be guaranteed that in the case of distributed power determination, in which current and voltage are measured at different points in the system, the respective measurements are carried out at coordinated times, and a meaningful result for the power determination can be achieved.

Nach einer Ausführungsform umfasst die Synchronisation der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Strommesseinrichtung in dem Synchronisationsschritt das Ermitteln einer Phasenverschiebung zwischen dem Spannungserlauf der Versorgungsspannung und dem Stromverlauf des Verbraucherstroms in einem Phasenverschiebungsermittlungsschritt.According to one embodiment, the synchronization of the voltage measuring device and the at least one current measuring device in the synchronization step comprises determining a phase shift between the voltage curve of the supply voltage and the current curve of the consumer current in a phase shift determining step.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass mittels der ermittelten Phasenverschiebung eine Synchronisation der jeweiligen Messungen von Versorgungsspannung und Verbraucherstrom erreicht wird.This has the technical advantage that a synchronization of the respective measurements of supply voltage and consumer current is achieved by means of the determined phase shift.

Nach einer Ausführungsform ist der zumindest eine Leistungswert eine Wirkleistung, eine Blindleistung, eine Verzerrungsblindleistung oder eine Gesamtscheinleistung.According to one embodiment, the at least one power value is an active power, a reactive power, a distortion reactive power or a total apparent power.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine präzise Bestimmung der Leistung ermöglicht ist. Somit kann in jeder Messung ein hoher Informationsgehalt erreicht werden, indem verschiedene Faktoren der Leistung zugänglich sind.This has the technical advantage that a precise determination of the power is possible. In this way, a high level of information can be achieved in every measurement by making various performance factors accessible.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung bereitgestellt, das eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, zumindest einen Verbraucher, der über zumindest einen Spannungspfad mit der Spannungsquelle verbunden ist, eine Spannungsmesseinrichtung zur Messung der Versorgungsspannung an einem Spannungsmesspunkt auf dem Spannungspfad, zumindest eine Strommesseinrichtung zur Messung eines Versorgungsstroms des Verbrauchers an einem Strommesspunkt auf dem Spannungspfad, eine Prozessoreinheit zum Erstellen zumindest eines Leistungswerts, und einer Steuerungseinheit zum Ansteuern der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Strommesseinrichtung umfasst, wobei die Spannungsmesseinrichtung ausgebildet ist, Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung aufzunehmen, um einen Spannungsverlauf der Versorgungsspannung zu bestimmen, die Spannungsmesswerte mit einer Analysefunktion zu analysieren, um Spannungskenngrößen des Spannungsverlaufs der Versorgungsspannung zu bestimmen, ein erstes Datenpaket zu erstellen, das die Spannungskenngrößen umfasst, und das erste Datenpaket an die zumindest eine Prozessoreinheit zu übermitteln, wobei die zumindest eine Strommesseinrichtung ausgebildet ist, Strommesswerte des Verbraucherstroms aufzunehmen, um einen Stromverlauf des Verbraucherstroms zu bestimmen, die Strommesswerte mit der Analysefunktion zu analysieren, um Stromkenngrößen des Stromverlaufs des Verbraucherstroms zu bestimmen, ein zweites Datenpaket zu erstellen, das die Stromkenngrößen umfasst, und das zweite Datenpaket an die zumindest eine Prozessoreinheit zu übermitteln, und wobei die zumindest eine Prozessoreinheit ausgebildet ist, zumindest einen Leistungswert unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen und/oder der Stromkenngrößen zu ermitteln.According to a second aspect of the invention, a system for distributed electrical power determination is provided which has a voltage source for providing a supply voltage, at least one consumer that is connected to the voltage source via at least one voltage path, a voltage measuring device for measuring the supply voltage at a voltage measuring point on the Voltage path, comprising at least one current measuring device for measuring a supply current of the consumer at a current measuring point on the voltage path, a processor unit for generating at least one power value, and a control unit for controlling the voltage measuring device and the at least one current measuring device, wherein the voltage measuring device is designed to record voltage measured values of the supply voltage to determine a voltage profile of the supply voltage, to analyze the measured voltage values with an analysis function to determine voltage parameters of the voltage profile of the supply voltage, to create a first data packet that includes the voltage parameters, and to transmit the first data packet to the at least one processor unit, wherein the at least one current measuring device is designed to record current measured values of the consumer current in order to determine a current profile of the consumer current, the current Analyze s values with the analysis function in order to determine current parameters of the current profile of the consumer current, to create a second data packet that includes the current parameters, and to transmit the second data packet to the at least one processor unit, and wherein the at least one processor unit is designed to have at least one To determine the power value taking into account the voltage parameters and / or the current parameters.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein effizientes System zur verteilten Leistungsbestimmung bereitgestellt werden kann.This has the technical advantage that an efficient system for distributed performance determination can be provided.

Die Spannungsmesseinrichtung und die zumindest eine Strommesseinrichtung nehmen an verschiedenen Orten im System Spannungsmesswerte für die Versorgungsspannung und Strommesswerte für den Verbraucherstrom auf. Damit können speziell bei Systemen mit einer Mehrzahl von Verbrauchern zusätzliche Spannungsmesseinrichtungen mit den damit verbundenen Verkabelungen eingespart werden, die bei einer Spannungs- und Strommessung an einem Ort für jeden der Verbraucher benötigt werden.The voltage measuring device and the at least one current measuring device record voltage measured values for the supply voltage and current measured values for the consumer current at different locations in the system. In this way, especially in systems with a plurality of consumers, additional voltage measuring devices with the associated cabling can be saved, which are required for a voltage and current measurement at one location for each of the consumers.

In den jeweiligen Spannungs- und Strommesseinrichtungen können die aufgenommenen Messwerte in Bezug auf bestimmte Kenngrößen analysiert werden. Die jeweiligen Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen können in ersten Datenpaketen und zweiten Datenpaketen geordnet werden, wobei Spannungskenngrößen in ersten Datenpaketen und Stromkenngrößen in zweiten Datenpaketen zusammengeführt sind.The recorded measured values can be analyzed in relation to certain parameters in the respective voltage and current measuring devices. The respective voltage parameters and current parameters can be arranged in first data packets and second data packets, with voltage parameters being combined in first data packets and current parameters in second data packets.

Durch das Erstellen der Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen und das Einordnen der Spannungskenngrößen und Stromkenngrößen in erste Datenpakete und zweite Datenpakete kann vermieden werden, dass zur Leistungsbestimmung ganze Sätze von Spannungsmesswerten und Strommesswerten übermittelt werden müssen.By creating the voltage parameters and current parameters and classifying the voltage parameters and current parameters in first data packets and second data packets, it can be avoided that whole sets of voltage measured values and current measured values have to be transmitted to determine the power.

Die ersten Datenpakete und/oder zweiten Datenpakete können von der Spannungsmesseinrichtung und/oder von der zumindest einen Strommesseinrichtung an eine Prozessoreinheit übermittelt werden, in der eine Leistungsbestimmung unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen durchführbar ist.The first data packets and / or second data packets can be transmitted by the voltage measuring device and / or by the at least one current measuring device to a processor unit, in which a power determination can be carried out taking into account the voltage parameters and / or current parameters.

Die Prozessoreinheit ist ausgebildet, unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen eine Bestimmung der jeweiligen Leistung durchzuführen.The processor unit is designed to determine the respective power while taking into account the voltage parameters and / or current parameters.

Hierzu kann die Prozessoreinheit die Spannungskenngrößen und die Stromkenngrößen zur Leistungsbestimmung berücksichtigen.For this purpose, the processor unit can take into account the voltage parameters and the current parameters for determining the power.

Die Prozessoreinheit kann ebenfalls eine Analyse mit der Analysefunktion von Spannungsmesswerten oder Strommesswerten durchführen, die zuvor nicht analysiert und nicht übermittelt wurden.The processor unit can also carry out an analysis with the analysis function of measured voltage values or measured current values that were not previously analyzed and not transmitted.

Die Prozessoreinheit kann ebenfalls eine Rücktransformation von Spannungskenngrößen oder Stromkenngrößen in die entsprechenden Spannungsmesswerte oder Strommesswerte durchführen. Hierzu verwendet die Prozessoreinheit die eindeutige Umkehrfunktion der Analysefunktion. In diesem Fall kann die Prozessoreinheit zur Bestimmung der Leistung die Spannungsmesswerte und die Strommesswerte berücksichtigen.The processor unit can likewise carry out an inverse transformation of voltage parameters or current parameters into the corresponding voltage measurement values or current measurement values. For this purpose, the processor unit uses the unique reverse function of the analysis function. In this case, the processor unit can take into account the measured voltage values and the measured current values to determine the power.

Nach einer Ausführungsform sind die Spannungsmesseinrichtung, die zumindest eine Strommesseinrichtung und die Prozessoreinheit ausgebildet, eine Spektralanalyse, insbesondere eine diskrete Fourier-Analyse, der Spannungsmesswerte und/oder der durchzuführen, ein Spannungsfrequenzspektrum der Versorgungsspannung auf Basis der Spektralanalyse der Spannungsmesswerte und/oder ein Stromfrequenzspektrum des Verbraucherstroms auf Basis der Spektralanalyse der Strommesswerte zu erstellen, das Spannungsfrequenzspektrum der Versorgungsspannung und/oder das Stromfrequenzspektrum des Verbraucherstroms auf Spannungsspektralwerte einer Spannungsgrundfrequenz und von ersten n Spannungsoberfrequenzen der Versorgungsspannung und/oder auf Stromspektralwerte einer Stromgrundfrequenz und von ersten n Stromoberfrequenzen des Verbraucherstroms zu reduzieren, und die Spannungsspektralwerte für Frequenzen der Spannungsgrundfrequenz und der ersten n Spannungsoberfrequenzen der Versorgungsspannung als Spannungskenngrößen und/oder die Stromspektralwerte für Frequenzen der Stromgrundfrequenz und der ersten n Stromoberfrequenzen des Verbraucherstroms als Stromkenngrößen zu identifizieren.According to one embodiment, the voltage measuring device, the at least one current measuring device and the processor unit are designed to perform a spectral analysis, in particular a discrete Fourier analysis, of the measured voltage values and / or a voltage frequency spectrum of the supply voltage based on the spectral analysis of the measured voltage values and / or a current frequency spectrum of the To create consumer current based on the spectral analysis of the current measured values, to reduce the voltage frequency spectrum of the supply voltage and / or the current frequency spectrum of the consumer current to voltage spectral values of a voltage base frequency and of first n voltage harmonics of the supply voltage and / or to current spectrum values of a current fundamental frequency and of first n current harmonics of the consumer current, and the voltage spectral values for frequencies of the basic voltage frequency and the first n upper voltage frequencies of the supply voltage as a voltage curve sizes and / or the To identify current spectral values for frequencies of the current base frequency and the first n current upper frequencies of the consumer current as current parameters.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass mit dem System eine Spektralanalyse der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms vorgenommen werden kann, und auf diese Weise die Versorgungsspannung und/oder der Verbraucherstrom anteilsmäßig in jeweils eine Grundfrequenz und bis zu n Oberfrequenzen aufgeteilt werden kann.This has the technical advantage that the system can be used to perform a spectral analysis of the supply voltage and / or the consumer current, and in this way the supply voltage and / or the consumer current can be divided proportionally into a base frequency and up to n upper frequencies.

Durch die Spektralanalyse kann neben dem Vorteil einer Reduzierung des Datenvolumens der zu übermittelnden Datenpakete durch die Übermittlung der Spektralwerte für die Grund- und Oberfrequenzen statt der Spannungsmesswerte und/oder Strommesswerte durch die Aufspaltung der Versorgungsspannung und/oder des Verbraucherstroms in Grund- und Oberfrequenzen eine detaillierte Bestimmung verschiedener Spannungswerte und Stromwerte erreicht werden.In addition to the advantage of reducing the data volume of the data packets to be transmitted by transmitting the spectral values for the fundamental and harmonic frequencies instead of the measured voltage values and / or measured current values by splitting the supply voltage and / or the consumer current into fundamental and harmonic frequencies, the spectral analysis can provide a detailed Determination of various voltage values and current values can be achieved.

Beispielsweise können neben der Scheinleistung auch die Wirkleistung, die Blindleistung oder die Verzerrungsblindleistung bestimmt werden. Hierdurch ist es ermöglicht, den Einfluss der Oberfrequenzen der Versorgungsspannung und des Verbraucherstroms zu betrachten. Somit können Fehler, die beispielsweise bei einer Bestimmung der Leistung auf Basis von Effektivwerten für Strom und Spannung, bei der ein Einfluss von Oberfrequenzen vernachlässigt wird, vermieden werden.For example, in addition to the apparent power, the real power, the reactive power or the distortion reactive power can also be determined. This makes it possible to consider the influence of the upper frequencies of the supply voltage and the consumer current. In this way, errors that occur, for example, when determining the power on the basis of effective values for current and voltage, in which the influence of harmonics is neglected, can be avoided.

Nach einer Ausführungsform sind die Spannungsmesseinrichtung, die zumindest eine Strommesseinrichtung und die Prozessoreinheit ausgebildet, einen Anpassungsprozess einer Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte und/oder die Strommesswerte durchzuführen, Spannungsparameter und/oder Stromparameter der Anpassungsfunktion zu bestimmen, und die Spannungsparameter der Anpassungsfunktion als Spannungskenngrößen und/oder die Stromparameter der Anpassungsfunktion als Stromkenngrößen zu identifizieren.According to one embodiment, the voltage measuring device, the at least one current measuring device and the processor unit are designed to carry out an adaptation process of an adaptation function to the measured voltage values and / or the measured current values, to determine voltage parameters and / or current parameters of the adaptation function, and to determine the voltage parameters of the adaptation function as voltage parameters and / or identify the current parameters of the adaptation function as current parameters.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine einfache Analyse der Spannungsmesswerte der Versorgungsspannung und/oder der Strommesswerte des Verbraucherstroms bereitgestellt werden kann.This has the technical advantage that a simple analysis of the measured voltage values of the supply voltage and / or the measured current values of the consumer current can be provided.

Nach einer Ausführungsform umfasst das System ferner zumindest eine Kommunikationsverbindung zwischen der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Prozessoreinheit und/oder der zumindest einen Strommesseinrichtung und der zumindest einen Prozessoreinheit zum Übermitteln des ersten Datenpakets von der Spannungsmesseinrichtung an die zumindest eine Prozessoreinheit und/oder des zweiten Datenpakets von der zumindest einen Strommesseinrichtung an die zumindest eine Prozessoreinheit.According to one embodiment, the system further comprises at least one communication connection between the voltage measuring device and the at least one processor unit and / or the at least one current measuring device and the at least one processor unit for transmitting the first data packet from the voltage measuring device to the at least one processor unit and / or the second data packet from the at least one current measuring device to the at least one processor unit.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die ersten und/oder zweiten Datenpakete zwischen der Spannungsmesseinrichtung, der zumindest einen Strommesseinrichtung und/oder der einer externen Prozesseinheit übermittelt werden können.This has the technical advantage that the first and / or second data packets can be transmitted between the voltage measuring device, the at least one current measuring device and / or that of an external process unit.

Nach einer Ausführungsform ist die zumindest eine Prozessoreinheit in der Spannungsmesseinrichtung und/oder in der zumindest einen Strommesseinrichtung ausgebildet oder eine externe Prozessoreinheit.According to one embodiment, the at least one processor unit is formed in the voltage measuring device and / or in the at least one current measuring device or an external processor unit.

Hierdurch wird erreicht, dass die Leistungsbestimmung sowohl in der Spannungsmesseinrichtung, in der zumindest einen Strommesseinrichtung oder in einer externen Prozessoreinheit durchgeführt werden kann.This ensures that the power can be determined both in the voltage measuring device, in the at least one current measuring device, or in an external processor unit.

Hierdurch wird der technische Vorteil einer hohen Flexibilität erreicht. Die Bestimmung der Leistung kann in der zumindest einen Strommesseinrichtung durchgeführt werden, hierzu müssen die Spannungskenngrößen von der Spannungsmesseinrichtung zur Strommesseinrichtung übertragen werden.This achieves the technical advantage of high flexibility. The determination of the power can be carried out in the at least one current measuring device; for this purpose, the voltage parameters must be transmitted from the voltage measuring device to the current measuring device.

Die Leistungsbestimmung kann auch in der Spannungsmesseinrichtung vorgenommen werden. Dies wiederum setzt voraus, dass die Stromkenngrößen von der zumindest einen Strommesseinrichtung zur Spannungsmesseinrichtung übertragen werden.The power can also be determined in the voltage measuring device. This in turn presupposes that the current parameters are transmitted from the at least one current measuring device to the voltage measuring device.

Bei der Bestimmung der Leistung in der Spannungsmesseinrichtung oder der zumindest einen Strommesseinrichtung müssen entweder die Spannungskenngrößen und die Stromkenngrößen oder die Spannungsmesswerte und die Strommesswerte vorliegen.When determining the power in the voltage measuring device or the at least one current measuring device, either the voltage parameters and the current parameters or the voltage measured values and the current measured values must be available.

Für den Fall, dass nur ein Datensatz übermittelt werden musste, weil die Prozessoreinheit in der Spannungsmesseinrichtung oder der Strommesseinrichtung ausgebildet ist, und somit nur die Spannungsmesswerte oder die Strommesswerte in die entsprechenden Spannungskenngrößen oder die Stromkenngrößen umgewandelt wurden, müssen zur Bestimmung der Leistung durch die Prozessoreinheit aus den jeweils bis dato nichtanalysierten Spannungsmesswerten oder Strommesswerten entsprechende Spannungskenngrößen oder Stromkenngrößen bestimmt werden.In the event that only one data set had to be transmitted because the processor unit is embodied in the voltage measuring device or the current measuring device, and thus only the measured voltage values or the measured current values were converted into the corresponding voltage parameters or the current parameters, the processor unit has to determine the power corresponding voltage parameters or current parameters are determined from the voltage measured values or current measured values that have not been analyzed to date.

Alternativ ist auch eine Rücktransformation der Spannungskenngrößen oder Stromkenngrößen durch die Prozessoreinheit möglich, sodass die Leistungsbestimmung auf Basis der Spannungsmesswerte und der Strommesswerte durchgeführt werden kann.Alternatively, an inverse transformation of the voltage parameters or current parameters is also possible by the processor unit, so that the power can be determined on the basis of the Voltage measured values and the current measured values can be carried out.

Die Prozessoreinheit ist ausgebildet die Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen aus den Spannungs- und/oder Strommesswerten zu erstellen. Die Prozessoreinheit ist ebenfalls ausgebildet, eine Rücktransformation der Spannungskenngrößen und/oder Stromkenngrößen in die entsprechenden Spannungsmesswerte und/oder Strommesswerte durchzuführen.The processor unit is designed to create the voltage parameters and / or current parameters from the voltage and / or current measured values. The processor unit is also designed to carry out an inverse transformation of the voltage parameters and / or current parameters into the corresponding voltage measurement values and / or current measurement values.

Alternativ kann die Leistungsbestimmung auch in einer externen Prozessoreinheit durchgeführt werden. Hierzu müssen sowohl die Spannungskenngrößen von der Spannungsmesseinrichtung als auch die Stromkenngrößen von der zumindest einen Strommesseinrichtung an die externe Prozessoreinheit übermittelt werden.Alternatively, the performance determination can also be carried out in an external processor unit. For this purpose, both the voltage parameters from the voltage measuring device and the current parameters from the at least one current measuring device must be transmitted to the external processor unit.

Nach einer Ausführungsform ist die Kommunikationsverbindung des Systems ein Bussystem, bei dem Informationen der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Strommesseinrichtung von der zumindest einen Strommesseinrichtung gelesen werden kann, oder ein zentralisierten Master-Slave System, bei dem die Information der Spannungsmesseinrichtung über einen zentralen Master an die zumindest eine Strommesseinrichtung gesendet wird.According to one embodiment, the communication link of the system is a bus system in which information from the voltage measuring device and the at least one current measuring device can be read by the at least one current measuring device, or a centralized master-slave system in which the information from the voltage measuring device is sent to the at least one current measuring device is sent.

Hierdurch wird der technische Vorteil einer verlässlichen und schnellen Datenübertragung erreicht.This has the technical advantage of reliable and fast data transmission.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Spannungsmesseinrichtung und die zumindest eine Strommesseinrichtung zueinander synchronisierbar, wobei die Spannungsmesseinrichtung und die zumindest eine Strommesseinrichtung hierzu jeweils eine lokale individuelle Zeitbestimmung aufweisen, und wobei die lokalen individuellen Zeitbestimmungen der Spannungsmesseinrichtung und der zumindest einen Strommesseinrichtung auf eine globale Referenzzeit des Systems abstimmbar sind.According to a further embodiment, the voltage measuring device and the at least one current measuring device can be synchronized with one another, the voltage measuring device and the at least one current measuring device each having a local individual time determination for this purpose, and the local individual time determinations of the voltage measuring device and the at least one current measuring device being based on a global reference time of the system are tunable.

Hierdurch kann gewährleistet werden, dass trotz der Messungen der Versorgungsspannung durch die Spannungsmesseinrichtung und des Verbraucherstroms durch die zumindest eine Strommesseinrichtung an verschiedenen Stellen im System beide Messungen zeitlich aufeinander abgestimmt werden können, um so ein aussagekräftiges Ergebnis für die Leistungsbestimmung auf Basis der Messergebnisse für Spannung und Strom der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung zu erzielen.This ensures that, despite the measurements of the supply voltage by the voltage measuring device and the consumer current by the at least one current measuring device at different points in the system, both measurements can be coordinated with one another in terms of time, in order to obtain a meaningful result for the power determination based on the measurement results for voltage and To achieve current of the voltage measuring device and the current measuring device.

Nach einer Ausführungsform umfasst das System eine Mehrzahl von Verbrauchern, die jeweils mit der Spannungsquelle verbunden sind.According to one embodiment, the system comprises a plurality of loads that are each connected to the voltage source.

Hierdurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine verteilte Leistungsbestimmung für eine Mehrzahl von Verbrauchern erreicht wird.This has the technical advantage that a distributed power determination is achieved for a plurality of consumers.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder die Steuerungseinheit diese veranlassen, ein Verfahren zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung auszuführen.According to a third aspect of the invention, a computer program is provided, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer or the control unit, cause the computer or the control unit to execute a method for the distributed determination of electrical power.

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das erfindungsgemäß Computerprogramm gespeichert ist.According to a fourth aspect of the invention, a machine-readable storage medium is provided on which the computer program according to the invention is stored.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Abbildung einer Spektralanalyse des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Abbildung einer Versorgungsspannung und eines Verbraucherstroms des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 5 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 6 eine schematische Abbildung eines Systems zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer Ausführungsform;
  • 7 eine schematische Abbildung eines Ethernet-Netzwerkaufbaus mit einem Ethernet-Koppler und einer Spannungsmesseinrichtung und zumindest einer Strommesseinrichtung, die ringförmig an den Ethernet-Koppler angeschlossen sind und die eine Verarbeitung eines Ethernet-Telegramms im Durchlauf ausführen, gemäß einer Ausführungsform;
  • 8 eine schematische Abbildung des Ethernet-Netzwerkbaus in 7 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 9 eine schematische Abbildung eines ersten Datenpakets des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 10 eine schematische Abbildung eines Speichermediums mit einem Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments. Here show:
  • 1 a flowchart of a method for distributed electrical power determination according to a first embodiment;
  • 2 a flowchart of the method for distributed electrical power determination according to a further embodiment;
  • 3 a schematic illustration of a spectral analysis of the method for distributed electrical power determination according to a further embodiment;
  • 4th a schematic illustration of a supply voltage and a consumer current of the method for distributed electrical power determination according to a further embodiment;
  • 5 a flowchart of the method for distributed electrical power determination according to a further embodiment;
  • 6 a schematic illustration of a system for distributed electrical power determination according to an embodiment;
  • 7th a schematic illustration of an Ethernet network structure with an Ethernet coupler and a voltage measuring device and at least one current measuring device, which are connected in a ring to the Ethernet coupler and which execute processing of an Ethernet telegram in transit, according to one embodiment;
  • 8th a schematic illustration of the Ethernet network structure in 7th according to a further embodiment;
  • 9 a schematic illustration of a first data packet of the method for distributed electrical power determination according to a further embodiment; and
  • 10 a schematic illustration of a storage medium with a computer program for executing the method for distributed electrical power determination.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung zumindest eines in 6 näher gezeigten Verbrauchers 605 gemäß einer ersten Ausführungsform. Zum besseren Verständnis wird das Verfahren stets im Zusammenhang mit dem Aufbau entsprechend 6 beschrieben. 1 shows a flow chart of the method 100 for distributed electrical power determination at least one in 6 shown consumer 605 according to a first embodiment. For a better understanding, the procedure is always related to the structure accordingly 6 described.

Der Verbraucher 605 ist über einen Spannungspfad 603 mit einer Spannungsquelle 601 verbunden. Eine Spannungsmesseinrichtung 607 bestimmt eine Versorgungsspannung U der Spannungsquelle 601 an einem Spannungsmesspunkt 613 auf dem Spannungspfad 603 und zumindest eine Strommesseinrichtung 609 bestimmt einen Verbraucherstrom I des Verbrauchers 605 an einem Strommesspunkt 615 auf dem Spannungspfad 603.The consumer 605 is via a voltage path 603 with a voltage source 601 connected. A tension measuring device 607 determines a supply voltage U of the voltage source 601 at a voltage measuring point 613 on the tension path 603 and at least one current measuring device 609 determines a consumer current I of the consumer 605 at a current measuring point 615 on the tension path 603 .

Gemäß 1 umfasst das Verfahren 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung die Verfahrensschritte: Aufnehmen von Spannungsmesswerten DPU der Versorgungsspannung U durch die Spannungsmesseinrichtung 607 zur Bestimmung eines Spannungsverlaufs TCU der Versorgungsspannung U in einem Spannungsmessschritt 101, Aufnehmen von Strommesswerten DPI eines Verbraucherstroms I des zumindest einen Verbrauchers 605 durch die zumindest eine Strommesseinrichtung 609 zur Bestimmung eines Stromverlaufs TCI des Verbraucherstroms I in einem Strommessschritt 103, Analysieren der Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U und/oder der Strommesswerte DPI des Verbraucherstroms I mit einer Analysefunktion AF in einem Analyseschritt 105, um Spannungskenngrößen AFPU des Spannungsverlaufs TCU der Versorgungsspannung U und/oder Stromkenngrößen AFPI des Stromverlaufs TCI des Verbraucherstroms I zu bestimmen, und Ermitteln zumindest eines Leistungswerts L unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen AFPU des Spannungsverlaufs TCU der Versorgungsspannung U und/oder der Stromkenngrößen AFPI des Stromverlaufs TCI der Verbraucherstroms I in einem Leistungswertermittlungsschritt 107.According to 1 includes the procedure 100 for the distributed determination of electrical power, the process steps: Recording of voltage measurement values DPU the supply voltage U through the voltage measuring device 607 to determine a voltage curve TCU of the supply voltage U in one voltage measurement step 101 , Recording of current measured values DPI of a consumer current I of the at least one consumer 605 by the at least one current measuring device 609 to determine a current curve TCI of the consumer current I in one current measurement step 103 , Analyze the voltage readings DPU the supply voltage U and / or the measured current values DPI of the consumer current I with an analysis function AF in one analysis step 105 to display voltage parameters AFPU of the voltage curve TCU the supply voltage U and / or current parameters AFPI of the current curve TCI of the consumer current I, and determining at least one power value L taking into account the voltage parameters AFPU of the voltage profile TCU the supply voltage U and / or the current parameters AFPI of the current curve TCI the consumer current I in a power value determination step 107 .

Zur verteilten Bestimmung einer elektrischen Leistung von zumindest einem elektrischen Verbraucher 605 werden in dem Spannungsmessschritt 101 durch die Spannungsmesseinrichtung 607 Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U des Verbrauchers 605 aufgenommen. Die Spannungsmesseinrichtung 607 nimmt hierbei die Spannungsmesswerte DPU an einem Spannungsmesspunkt 613 auf.For the distributed determination of electrical power from at least one electrical consumer 605 are in the voltage measurement step 101 by the voltage measuring device 607 Voltage readings DPU the supply voltage U of the consumer 605 recorded. The tension measuring device 607 takes the voltage readings DPU at a voltage measuring point 613 on.

In dem Strommessschritt 103, der zeitlich simultan zum Spannungsmessschritt 101 durchgeführt werden kann, werden durch die Strommesseinrichtung 609 an einem vom Spannungsmesspunkt 613 verschiedenen Strommesspunkt 615 Strommesswerte DPI des Verbraucherstroms I des zumindest einen Verbrauchers 605 aufgenommen.In the current measurement step 103 , which takes place simultaneously with the voltage measurement step 101 can be carried out by the current measuring device 609 at one of the voltage measuring point 613 different current measuring point 615 Current measured values DPI of the consumer current I of the at least one consumer 605 recorded.

Zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung werden somit an zwei räumlich voneinander getrennten Messpunkten Spannungs- und Strommessungen durchgeführt.For the distributed determination of electrical power, voltage and current measurements are carried out at two spatially separated measuring points.

Die Aufnahme der Spannungsmesswerte DPU im Spannungsmessschritt 101 und die Aufnahme der Strommesswerte DPI im Strommessschritt 103 durch die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtung 609 kann die Aufnahme einer Vielzahl von Spannungsmesswerten DPU im Spannungsmessschritt 101 und die Aufnahme einer Vielzahl von Strommesswerten DPI im Strommessschritt 103 umfassen. Die Aufnahme der Messwerte kann kontinuierlich stattfinden. Sie kann aber auch auf einen vorbestimmten Messzeitraum beschränkt sein. Vorzugsweise werden die Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI während aufeinander abgestimmten ersten Zeitintervallen T1 und zweiten Zeitintervallen T2 aufgenommen, wobei in den ersten Zeitintervallen T1 Spannungsmesswerte DPU und in den zweiten Zeitintervallen T2 Strommesswerte DPI aufgenommen werden.The recording of the voltage readings DPU in the voltage measurement step 101 and the recording of the current measurement values DPI in the current measurement step 103 by the voltage measuring device 607 and the current meter 609 can take a variety of voltage readings DPU in the voltage measurement step 101 and the recording of a plurality of current measurement values DPI in the current measurement step 103 include. The measurement values can be recorded continuously. However, it can also be limited to a predetermined measurement period. The voltage readings are preferably DPU and current measurements DPI during coordinated first time intervals T1 and second time intervals T2 recorded, in the first time intervals T1 Voltage readings DPU and in the second time intervals T2 Current readings DPI are recorded.

Durch die Aufnahme der Spannungsmesswerte DPU im Spannungsmessschritt 101 und Strommesswerte DPI im Strommessschritt 103 können Spannungsverläufe TCU der Versorgungsspannung U und Stromverläufe TCI des Verbraucherstroms I erstellt werden. Die Spannungsverläufe TCU und Stromverläufe TCI beschreiben hierbei die zeitliche Entwicklung der Versorgungsspannung U und des Verbraucherstroms I und sind durch die jeweils aufgenommenen Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI definiert. Die Spannungsverläufe TCU und Stromverläufe TCI können durch eine entsprechend gewählte Analysefunktion AF beschrieben werden.By recording the voltage readings DPU in the voltage measurement step 101 and current measurement values DPI in the current measurement step 103 can stress gradients TCU the supply voltage U and current curves TCI of the consumer current I are created. The tension curves TCU and currents TCI describe the development over time of the supply voltage U and the consumer current I and are determined by the respective measured voltage values DPU and current measured values DPI defined. The tension curves TCU and currents TCI can be done through an appropriately selected analysis function AF to be discribed.

Nach Aufnahme der Spannungsmesswerte DPU im Spannungsmessschritt 101 und nach Aufnahme der Strommesswerte DPI im Strommessschritt 103 werden in dem Analyseschritt 105 die Spannungsmesswerte DPU und/oder die Strommesswerte DPI einer Datenanalyse unterzogen. Es können entweder die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI analysiert werden. Abweichend können auch die Spannungsmesswerte DPU und die Strommesswerte DPI analysiert werden. Welche der beiden Datensätze analysiert werden, kann davon abhängig gemacht werden, welche der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI zu einer Bestimmung zumindest eines Leitungswerts L in einem weiteren Verlauf des Verfahrens 100 an eine Prozessoreinheit 611 übermittelt werden sollen.After taking the voltage readings DPU in the voltage measurement step 101 and after recording the current measurement values DPI in the current measurement step 103 are in the analysis step 105 the voltage readings DPU and / or the current measured values DPI subjected to a data analysis. Either the voltage readings DPU or the measured current values DPI are analyzed. The Voltage readings DPU and the measured current values DPI are analyzed. Which of the two data sets are analyzed can be made dependent on which of the voltage measurement values DPU and the measured current values DPI for determining at least one line value L in a further course of the method 100 to a processor unit 611 should be transmitted.

Es können die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI, die zur Leistungsbestimmung von der Spannungsmesseinrichtung 607 oder der Strommesseinrichtung 609 übermittelt werden sollen, im Analyseschritt 105 analysiert werden. Nichtanalysierte Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI werden nicht übermittelt.It can take the voltage readings DPU or the measured current values DPI, which are used to determine the power of the voltage measuring device 607 or the current measuring device 609 should be transmitted in the analysis step 105 to be analyzed. Non-analyzed voltage readings DPU or current measured values DPI are not transmitted.

Die Analyse der Spannungsmesswerte DPU wird von der Spannungsmesseinrichtung 607 im Analyseschritt 105 durchgeführt, während die Strommesswerte DPI von der Strommesseinrichtung 609 im Analyseschritt 105 analysiert werden.The analysis of the voltage readings DPU is from the voltage measuring device 607 in the analysis step 105 performed while the current readings DPI from the current measuring device 609 in the analysis step 105 to be analyzed.

Die Analyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI umfasst eine Analyse der jeweiligen Messwerte mit einer ausgewählten Analysefunktion AF im Analyseschritt 105. Eine Analysefunktion AF ist hierbei eine mathematische Funktion oder eine mathematische Handlungsvorschrift, die geeignet ist, aus den Spannungsmesswerten DPU und/oder den Strommesswerten DPI Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI der Spannungsverläufe TCU und der Stromverläufe TCI zu bestimmen.The analysis of the voltage readings DPU and / or the current measured values DPI comprises an analysis of the respective measured values with a selected analysis function AF in the analysis step 105 . An analysis function AF is a mathematical function or a mathematical rule that is suitable from the voltage measured values DPU and / or the current measured values DPI, voltage parameters AFPU and current parameters AFPI of the voltage curves TCU and the current curves TCI to determine.

Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI können hierbei beispielsweise Parameter der Analysefunktion AF sein, die bei der Analyse entsprechend variiert werden, um die Analysefunktion AF an die Spannungsmesswerte DPU und/oder an die Strommesswerte DPI anzunähern. Derartige Parameter sind damit geeignet, die Spannungsverläufe TCU und die Stromverläufe TCI der jeweiligen Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI unter Berücksichtigung der jeweiligen Analysefunktion AF eindeutig zu charakterisieren.Voltage parameters AFPU and current parameters AFPI can for example be parameters of the analysis function AF which are varied accordingly during the analysis to the analysis function AF to the voltage readings DPU and / or to approximate the current measurement values DPI. Such parameters are therefore suitable for the voltage curves TCU and the current curves TCI the respective voltage measurement values DPU and the measured current values DPI taking into account the respective analysis function AF to be clearly characterized.

Die Analysefunktion AF ist bei Analyse der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI identisch. Auch sind die Paramater der Analysefunktion AF, die während des Analyseprozesses variiert werden, für beide Analysen der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI identisch.The analysis function AF is when analyzing the voltage readings DPU and the current measured values DPI are identical. Also are the parameters of the analysis function AF , which are varied during the analysis process, for both analyzes of the voltage measurement values DPU and the current measured values DPI are identical.

Die durch die jeweiligen Analysen im Analyseschritt 105 erhaltenen Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI sind lediglich unterschiedliche Zahlenwerte derselben Parameter.The through the respective analyzes in the analysis step 105 The voltage parameters AFPU and current parameters AFPI obtained are merely different numerical values of the same parameters.

Die Wahl der Parameter kann von der Wahl der Analysefunktion AF abhängen.The choice of parameters can depend on the choice of analysis function AF depend.

Die Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI sind aber nicht auf Parameter der Analysefunktion AF beschränkt. Alternativ können die Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI auch aus anderen Größen, die mittels der Anwendung der Analysefunktion AF auf die Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI bestimmt werden können. Voraussetzung ist jedoch, dass aus den Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI in eindeutiger Weise die jeweiligen Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI wiederherstellbar sind. Dies kann erfordern, dass die jeweilige durch die Analysefunktion AF ausgedrückte Handlungsvorschrift eindeutig umkehrbar ist.The voltage parameters AFPU and current parameters AFPI are not based on parameters of the analysis function AF limited. Alternatively, the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI can also be derived from other variables that are generated by using the analysis function AF on the voltage readings DPU and / or current measured values DPI can be determined. The prerequisite, however, is that the respective measured voltage values are unambiguously derived from the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI DPU and current readings DPI can be restored. This may require the respective analysis function AF the specified instruction is clearly reversible.

Die Anzahl und die technische Bedeutung der Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI hängen direkt mit der Wahl der Analysefunktion AF zusammen und können zwischen verschiedenen Analysefunktionen AF stark variieren.The number and the technical significance of the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI depend directly on the choice of the analysis function AF together and can choose between different analysis functions AF vary greatly.

Nach Analyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI im Analyseschritt 105 wird in dem Leistungswertermittlungsschritt 107 zumindest ein Leistungswert L unter Berücksichtigung der im Analyseschritt 105 erstellten Spannungskenngrößen AFPU und/oder Stromkenngrößen AFPI ermittelt.After analyzing the voltage readings DPU and / or the measured current values DPI in the analysis step 105 is in the performance value determination step 107 at least one performance value L taking into account the in the analysis step 105 created voltage parameters AFPU and / or current parameters AFPI determined.

Hierzu werden wenigstens die Spannungskenngrößen AFPU von der Spannungsmesseinrichtung 607 oder die Stromkenngrößen AFPI von der Strommesseinrichtung 609 an eine Prozessoreinheit 611 übermittelt, mittels der die Leistungsbestimmung gemäß dem Leistungswertermittlungsschritt107 durchgeführt wird.For this purpose, at least the voltage parameters AFPU are obtained from the voltage measuring device 607 or the current parameters AFPI from the current measuring device 609 to a processor unit 611 by means of which the performance determination is carried out in accordance with the performance value determination step 107.

Vorzugsweise werden im Analyseschritt 105 diejenigen Messwerte, sprich die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI oder beide, analysiert, die an die Prozessoreinheit 611 übermittelt werden sollen.Preferably in the analysis step 105 those measured values, i.e. the voltage measured values DPU or the current readings, DPI, or both, analyzed, sent to the processor unit 611 should be transmitted.

Die Prozessoreinheit 611 kann in der Spannungsmesseinrichtung 607 ausgebildet sein. In diesem Fall werden im Analyseschritt 105 die Strommesswerte DPI analysiert und es werden Stromkenngrößen AFPI bestimmt, um diese von der Strommesseinrichtung 609 an die Spannungsmesseinrichtung 607 und die darin ausgebildete Prozessoreinheit 611 zu übermitteln.The processing unit 611 can in the voltage measuring device 607 be trained. In this case, in the analysis step 105 the measured current values DPI are analyzed and current parameters AFPI are determined in order to obtain them from the current measuring device 609 to the voltage measuring device 607 and the processor unit formed therein 611 to submit.

Die Prozessoreinheit 611 kann aber auch in der zumindest einen Strommesseinrichtung 609 ausgebildet sein. In diesem Fall werden im Analyseschritt 105 die Spannungsmesswerte DPU analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU bestimmt, um diese dann von der Spannungsmesseinrichtung 607 an die Strommesseinrichtung 609 und die darin ausgebildete Prozessoreinheit 611 zu übermitteln.The processing unit 611 but can also be used in the at least one current measuring device 609 be trained. In this case, in the analysis step 105 the voltage readings DPU analyzed and the voltage parameters AFPU is determined in order to then use them by the voltage measuring device 607 to the current measuring device 609 and the processor unit formed therein 611 to submit.

Abweichend kann die Prozessoreinheit 611 jedoch ebenfalls eine externe Prozessoreinheit 611 sein, die weder in der Spannungsmesseinrichtung 607 noch in der Strommesseinrichtung 609 ausgebildet ist. In diesem Fall werden im Analyseschritt 105 sowohl die Spannungsmesswerte DPU als auch die Strommesswerte DPI analysiert und entsprechend die Spannungskenngrößen AFPU und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt und sowohl die Spannungskenngrößen AFPU als auch die Stromkenngrößen AFPI an die externe Prozessoreinheit 611 übermittelt.The processor unit can deviate 611 but also an external processor unit 611 be that neither in the voltage measuring device 607 still in the current measuring device 609 is trained. In this case, in the analysis step 105 both the voltage readings DPU and the measured current values DPI are analyzed and the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI are determined accordingly, and both the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI are sent to the external processor unit 611 transmitted.

In dem Leitungswertermittlungsschritt 107 wird zumindest ein Leistungswert L unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen AFPU und/oder Stromkenngrößen AFPI ermittelt.In the line value determination step 107 at least one power value L is determined taking into account the voltage parameters AFPU and / or current parameters AFPI.

Für den Fall, dass die Prozessoreinheit 611 in der Spannungsmesseinrichtung 607 oder der Strommesseinrichtung 609 ausgebildet und im Analyseschritt 105 nur die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI analysiert und die entsprechenden Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI bestimmt und an die Prozessoreinheit 611 übermittelt wurden, können zur Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L im Leistungswertermittlungsschritt 107 in der Prozessoreinheit 611 die jeweils nichtanalysierten Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI mit der Analysefunktion AF analysiert und die entsprechenden Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI bestimmt werden.In the event that the processor unit 611 in the voltage measuring device 607 or the current measuring device 609 trained and in the analysis step 105 only the voltage readings DPU or the measured current values DPI are analyzed and the corresponding voltage parameters AFPU or current parameters AFPI are determined and sent to the processor unit 611 have been transmitted can be used to determine the at least one performance value L in the performance value determination step 107 in the processor unit 611 the respective non-analyzed voltage measurement values DPU or current readings DPI with the analysis function AF analyzed and the corresponding voltage parameters AFPU or current parameters AFPI are determined.

Ist die Prozessoreinheit 611 beispielsweise in der Spannungsmesseinrichtung 607 ausgebildet und sind im Analyseschritt 105 die Strommesswerte DPI analysiert und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt worden, um diese von der Strommesseinrichtung 609 an die Spannungsmesseinrichtung 607 und die darin ausgebildete Prozessoreinheit 611 zu übermitteln, können im Leistungswertermittlungsschritt 107 die Spannungsmesswerte DPU analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU bestimmt werden.Is the processing unit 611 for example in the voltage measuring device 607 trained and are in the analysis step 105 the measured current values DPI were analyzed and the current parameters AFPI were determined in order to obtain them from the current measuring device 609 to the voltage measuring device 607 and the processor unit formed therein 611 can be transmitted in the performance value determination step 107 the voltage readings DPU analyzed and the voltage parameters AFPU determined.

Für den Fall, dass die Prozessoreinheit 611 in der Strommesseinrichtung 609 ausgebildet ist und im Analyseschritt 105 die Spannungsmesswerte DPU analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU bestimmt worden sind, können analog im Leistungswertermittlungsschritt107 die Strommesswerte DPI analysiert und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt werden.In the event that the processor unit 611 in the current measuring device 609 is formed and in the analysis step 105 the voltage readings DPU analyzed and the voltage parameters AFPU have been determined, the current measured values DPI can be analyzed in an analogous manner in power value determination step 107 and the current parameters AFPI can be determined.

Die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L durch die Prozessoreinheit 611 findet dann auf Basis der Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI in dem Leistungswertermittlungsschritt 107 statt.The determination of the at least one performance value L by the processor unit 611 is then found on the basis of the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI in the power value determination step 107 instead of.

Hierzu können beispielsweise die Spannungskenngrößen AFPU und die Stromkenngrößen AFPI miteinander multipliziert werden. Die Art und Weise der Bestimmung des zumindest einen Leistungswerts L kann aber von der Wahl der Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI abhängig sein.For this purpose, for example, the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI can be multiplied with one another. The way in which the at least one power value L is determined can, however, depend on the choice of the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI.

Alternativ kann auch eine Rücktransformation der übertragenen Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI in die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI durch die Prozessoreinheit 611 erfolgen.Alternatively, the transmitted voltage parameters AFPU or current parameters AFPI can also be transformed back into the corresponding measured voltage values DPU or current readings DPI by the processor unit 611 respectively.

Ist beispielsweise die Prozessoreinheit 611 in der Strommesseinrichtung 609 ausgebildet und wurden demzufolge im Analyseschritt 105 die Spannungsmesswerte DPU analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU bestimmt und an die Prozessoreinheit 611 übermittelt, während die Strommesswerte DPI im Analyseschritt 105 nicht analysiert wurden, können im Leistungswertermittlungsschritt107 von der Prozessoreinheit 611 die Spannungskenngrößen AFPU in die spannungsmesswerte DPU zurücktransformiert werden.For example, is the processor unit 611 in the current measuring device 609 trained and were consequently in the analysis step 105 the voltage readings DPU analyzed and the voltage parameters AFPU determined and sent to the processor unit 611 transmitted while the current readings DPI in the analysis step 105 have not been analyzed can in the performance value determination step 107 by the processor unit 611 the voltage parameters AFPU into the voltage measured values DPU be transformed back.

Die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L findet dann auf Basis der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI statt.The at least one power value L is then determined on the basis of the measured voltage values DPU and the current readings DPI instead.

Eine Rücktransformation von Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI in entsprechende Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI kann beispielsweise durch eine Anwendung einer Umkehrfunktion der Analysefunktion AF oder durch eine umkehrende Handlungsvorschrift zur der durch die Analysefunktion AF bestimmten mathematischen Handlungsvorschrift auf die jeweiligen Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI erfolgen.An inverse transformation of voltage parameters AFPU or current parameters AFPI into corresponding voltage measured values DPU or current measurement values DPI can be obtained, for example, by applying an inverse function of the analysis function AF or by a reverse action rule to that by the analysis function AF certain mathematical operating instructions are carried out on the respective voltage parameters AFPU or current parameters AFPI.

Für den Fall, dass die Prozessoreinheit 611 als externe Prozessoreinheit 611 ausgebildet ist, liegen der Prozessoreinheit 611 vorzugsweise die Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI vor, da diese zur Übermittlung von der Spannungsmesseinrichtung 607 beziehungsweise von der Strommesseinrichtung 609 an die Prozessoreinheit 611 im Analyseschritt 105 aus den entsprechenden Spannungsmesswerten DPU und den Strommesswerten DPI bestimmt worden sind.In the event that the processor unit 611 as an external processor unit 611 is formed, lie the processor unit 611 preferably the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI, since these are to be transmitted by the voltage measuring device 607 or from the current measuring device 609 to the processor unit 611 in the analysis step 105 from the corresponding voltage measurement values DPU and the measured current values DPI have been determined.

Die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerst L kann somit auf Basis der übermittelten Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI durchgeführt werden.The determination of the at least one power value L can thus be based on the transmitted Voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI are carried out.

Alternativ können aber auch Rücktransformationen der Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI in die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU und die Strommesswerte DPI vorgenommen werden und die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L auf Basis der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI durchgeführt werden.Alternatively, the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI can also be transformed back into the corresponding measured voltage values DPU and the measured current values DPI are made and the at least one power value L is determined on the basis of the measured voltage values DPU and the current measurement values DPI can be performed.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 2 shows a flow chart of the method 100 for distributed electrical power determination according to a further embodiment.

Sofern nicht anderslautend beschrieben, umfasst das Verfahren 100 in 2 die unter 1 beschriebenen Schritte.Unless otherwise stated, the method includes 100 in 2 the under 1 described steps.

Gemäß 2 werden in einem Synchronisationsschritt 209 die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtung 609 auf eine Referenzzeit synchronisiert.According to 2 are in a synchronization step 209 the voltage measuring device 607 and the current meter 609 synchronized to a reference time.

Das Ziel der Synchronisation der Spannungsmesseinrichtung 607 und der zumindest einen Strommesseinrichtung 609 im Synchronisationsschritt 209 ist es, die Aufnahme der Spannungsmesswerte DPU durch die Spannungsmesseinrichtung 607 im Spannungsmessschritt 101 und die Aufnahme der Strommesswerte DPI durch die Strommesseinrichtung 609 im Strommessschritt 103 zeitlich aufeinander abzustimmen. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die an unterschiedlichen Spannungsmesspunkten 613 und Strommesspunkten 615 aufgenommenen Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI für eine Bestimmung des zumindest einen Leistungswerts L verwendet werden können und ein aussagekräftiges Ergebnis erzielt werden kann.The goal of the synchronization of the voltage measuring device 607 and the at least one current measuring device 609 in the synchronization step 209 is to record the voltage readings DPU by the voltage measuring device 607 in the voltage measurement step 101 and the recording of the current measured values DPI by the current measuring device 609 in the current measurement step 103 to coordinate in time. In this way it can be ensured that the voltage measurement points at different 613 and current measuring points 615 recorded voltage readings DPU and current measured values DPI can be used to determine the at least one power value L and a meaningful result can be achieved.

Zur Synchronisation gemäß dem Synchronisationsschritt 209 können die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtung 609 jeweils eine individuelle lokale Zeitbestimmung aufweisen. Beispielsweise können die Spannungsmesseinrichtung 607 und die zumindest eine Strommesseinrichtungen 609 jeweils eine eigene unabhängige lokale Uhr aufweisen, die eine individuelle unabhängige Zeitbestimmung für die jeweilige Messeinrichtung ermöglicht. For synchronization according to the synchronization step 209 can use the voltage measuring device 607 and the current meter 609 each have an individual local time determination. For example, the voltage measuring device 607 and the at least one current measuring device 609 each have their own independent local clock, which enables an individual independent time determination for the respective measuring device.

Die lokalen Uhren der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtung 609 können dann zur Synchronisation gemäß dem Synchronisationsschritt 209 in Relation zu einer von den lokalen Uhren unabhängigen globalen Referenzuhr gesetzt werden, indem jeweils die Abweichungen der lokalen Uhren von der globalen Referenzuhr bestimmt werden.The local clocks of the voltage measuring device 607 and the current measuring device 609 can then go to synchronization according to the synchronization step 209 be set in relation to a global reference clock that is independent of the local clocks, in that the deviations of the local clocks from the global reference clock are determined in each case.

Alternativ kann auch eine der lokalen Uhren der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtung 609 als globale Uhr bestimmt werden. Eine Synchronisation gemäß dem Synchronisationsschritt 209 erfolgt in diesem Fall analog, indem die lokalen Zeiten der lokalen Uhren in Relation zu der Referenzzeit der Referenzuhr gesetzt werden.Alternatively, one of the local clocks of the voltage measuring device can also be used 607 and the current measuring device 609 can be determined as a global clock. A synchronization according to the synchronization step 209 takes place analogously in this case, in that the local times of the local clocks are set in relation to the reference time of the reference clock.

Hierzu können beispielsweise von der Referenzuhr Zeitsignale an die lokalen Uhren gesendet werden, mittels derer die lokalen Uhren die lokal bestimmte Zeit in Relation zur Referenzzeit setzen können.For this purpose, for example, time signals can be sent from the reference clock to the local clocks, by means of which the local clocks can set the locally determined time in relation to the reference time.

Gemäß 2 umfasst die Analyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI im Analyseschritt 105 das Durchführen einer Spektralanalyse in einem Spektralanalyseschritt 201.According to 2 includes the analysis of the voltage readings DPU and / or the measured current values DPI in the analysis step 105 performing a spectrum analysis in a spectrum analysis step 201 .

Die Spektralanalyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI im Spektralanalyseschritt 201 wird insbesondere durch eine Fourier-Analyse beziehungsweise eine diskrete Fouriertransformation realisiert.The spectral analysis of the voltage measurement values DPU and / or the current measurement values DPI in the spectrum analysis step 201 is implemented in particular by a Fourier analysis or a discrete Fourier transformation.

Die Fourier-Analyse, insbesondere die diskrete Fouriertransformation, der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI ermöglicht eine Zerlegung der durch die Spannungsmesswerte DPU dargestellten Versorgungsspannung U und/oder des durch die Strommesswerte DPI dargestellten Verbraucherstroms I in periodische Bestandteile der Versorgungsspannung U und des Verbraucherstroms I mit Grundfrequenzen und Oberfrequenzen.The Fourier analysis, in particular the discrete Fourier transformation, of the measured voltage values DPU and / or the current measured values DPI enables the voltage measured values to be broken down DPU The supply voltage U shown and / or the consumer current I shown by the measured current values DPI into periodic components of the supply voltage U and the consumer current I with fundamental frequencies and upper frequencies.

Ferner erlaubt die Fourier-Analyse, insbesondere die diskrete Fouriertransformation, eine Bestimmung der jeweiligen periodischen Bestandteile mit Spannungsgrundfrequenz U0 , Stromgrundfrequenzen I0, Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un, und Stromoberfrequenzen I1,..., In der zu analysierenden Versorgungsspannung U und/oder dem zu analysierenden Verbraucherstrom I.Furthermore, the Fourier analysis, in particular the discrete Fourier transformation, allows a determination of the respective periodic components with the fundamental voltage frequency U 0 , Current base frequencies I 0 , voltage harmonics U 1 , ..., U n , and upper current frequencies I 1 , ..., I n of the supply voltage U to be analyzed and / or the consumer current I.

Hierzu lassen sich aus der Fourier-Analyse Spannungsspektralwerte SDU0 und/oder Stromspektralwerte SDI0 der Spannungsgrundfrequenz U0 und/oder der Stromgrundfrequenz I0 und Spannungsspektralwerte SDU1 ,..., SDUn und Stromspektralwerte SDI1,..., SDIn der Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un , und der Stromoberfrequenz I1, ..., In sowie der Spannungsgleichanteil SDUn+1 der Versorgungsspannung U und der Stromgleichanteil SDIn+1 des Verbraucherstroms I bestimmen.For this purpose, voltage spectral values can be obtained from the Fourier analysis SDU 0 and / or current spectral values SDI 0 of the basic voltage frequency U 0 and / or the basic current frequency I 0 and voltage spectral values SDU 1 , ..., SDU n and current spectral values SDI 1 , ..., SDI n of the voltage harmonics U 1 , ..., U n , and the current harmonic frequency I 1 , ..., I n and the DC voltage component SDU n + 1 of the supply voltage U and the DC current component SDI n + 1 of the consumer current I.

Die Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 ,..., SDUn , und der Spannungsgleichanteil SDUn+1 und die Stromspektralwerte SDI0, SDI1,..., SDIn, und der Stromgleichanteil SDIn+1 sind hierbei Zahlenwerte der anteilsmäßigen Verteilung der jeweiligen periodischen Bestandteile der periodischen Versorgungsspannung U inklusive des Spannungsgleichanteils und des periodischen Verbraucherstroms I inklusive des Stromgleichanteils darstellen.The voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n , and the direct voltage component SDU n + 1 and the current spectral values SDI 0 , SDI 1 , ..., SDI n , and the direct current component SDI n + 1 are numerical values represent the proportional distribution of the respective periodic components of the periodic supply voltage U including the direct voltage component and the periodic consumer current I including the direct current component.

Darüber hinaus lassen sich Spannungsphasenwinkel ΦU1,...,ΦUn der Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un , und Stromphasenwinkel ΦI1,...,ΦIn der Stromoberfrequenzen I1,..., In in Relation zur Spannungsgrundfrequenz U0 , und der Stromgrundfrequenz I0 bestimmen.In addition, the voltage phase angles Φ U1 , ..., Φ Un of the voltage harmonics U 1 , ..., U n , and current phase angle Φ I1 , ..., Φ In of the current harmonic frequencies I 1 , ..., I n in relation to the fundamental voltage frequency U 0 , and determine the basic current frequency I 0 .

Für eine nähere Beschreibung der Durchführung einer Fourier-Analyse beziehungsweise einer diskreten FourierTransformation wird auf entsprechende Ausführungen aus dem Stand der Technik verwiesen.For a more detailed description of the implementation of a Fourier analysis or a discrete Fourier transformation, reference is made to corresponding statements from the prior art.

In der beschriebenen Ausführungsform kann beispielsweise die Handlungsvorschrift der diskreten Fouriertransformation die Analysefunktion AF sein.In the embodiment described, the operating rule of the discrete Fourier transformation can, for example, the analysis function AF be.

In einem Spektrumerstellungsschritt 203 wird als Ergebnis der Spektralanalyse beziehungsweise der Fourier-Analyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI ein Spannungsfrequenzspektrum SDU der Versorgungsspannung U und/oder ein Stromfrequenzspektrum SDI des Verbraucherstroms I erstellt.In a spectrum creation step 203 is the result of the spectral analysis or the Fourier analysis of the voltage measurement values DPU and / or the current measured values DPI a voltage frequency spectrum SDU the supply voltage U and / or a current frequency spectrum SDI of the consumer current I created.

In dem jeweiligen Spannungsfrequenzspektrum SDU der Versorgungsspannung U oder dem Stromfrequenzspektrum SDI des Verbraucherstroms I ist die anteilsmäßige Zusammensetzung der Versorgungsspannung U oder des Verbraucherstroms I aus periodischen Bestandteilen unterschiedlicher Frequenzen dargestellt.In the respective voltage frequency spectrum SDU the supply voltage U or the current frequency spectrum SDI of the consumer current I, the proportional composition of the supply voltage U or the consumer current I is shown from periodic components of different frequencies.

Die Versorgungsspannung U oder der Verbraucherstrom I können über eine Linearkombination von Sinus- oder Kosinus-Funktionen der im jeweiligen Spannungsfrequenzspektrum SDU oder Stromfrequenzspektrum SDI ermittelten Frequenzen dargestellt werden, wobei die im Spannungsfrequenzspektrum SDU oder Stromfrequenzspektrum SDI dargestellten Anteile der jeweiligen Frequenzen als Faktoren der Sinus- oder Kosinus-Funktionen mit der jeweiligen Frequenz dienen.The supply voltage U or the load current I can be determined via a linear combination of sine or cosine functions in the respective voltage frequency spectrum SDU or power frequency spectrum SDI determined frequencies are shown, with those in the voltage frequency spectrum SDU or power frequency spectrum SDI The proportions of the respective frequencies shown serve as factors of the sine or cosine functions with the respective frequency.

In einer Fourier-Analyse wird eine derartige Linearkombination durch eine entsprechende Fourier-Reihe dargestellt.In a Fourier analysis, such a linear combination is represented by a corresponding Fourier series.

In einem Reduktionsschritt 205 wird das Spannungsfrequenzspektrum SDU der Versorgungsspannung U und/oder das Stromfrequenzspektrum SDI des Verbraucherstroms I auf die Frequenzen einer Spannungsgrundfrequenz U0 und/oder Stromgrundfrequenz I0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und/oder der ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In reduziert. Zusätzlich werden der Spannungsgleichanteil SDUn+1 und/oder der Stromgleichanteil SDIn+1 bestimmt.In a reduction step 205 becomes the voltage frequency spectrum SDU the supply voltage U and / or the current frequency spectrum SDI of the consumer current I to the frequencies of a basic voltage frequency U 0 and / or basic current frequency I 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and / or the first n current harmonics I 1 , ..., In reduced. In addition, the DC voltage component SDU n + 1 and / or the DC current component SDI n + 1 are determined.

Der Spannungsgleichanteil SDUn+1 und der Stromgleichanteil SDIn+1 stellen hierbei das arithmetische Mittel der periodischen Versorgungsspannung U und des periodischen Verbraucherstroms I dar.The direct voltage component SDU n + 1 and the direct current component SDI n + 1 represent the arithmetic mean of the periodic supply voltage U and the periodic consumer current I.

Die Spannungsgrundfrequenz U0 , die Stromgrundfrequenz I0, die ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und die ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In stellen die anteilsmäßig dominanten Bestandteile des Spannungsfrequenzspektrums SDU der Versorgungsspannung U und des Stromfrequenzspektrums SDI des Verbraucherstroms I dar. Bestandteile mit anderen Frequenzen können hingegen vernachlässigt werden.The fundamental voltage frequency U 0 , the basic current frequency I 0 , the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the first n current harmonics I 1 , ..., I n represent the proportionally dominant components of the voltage frequency spectrum SDU the supply voltage U and the current frequency spectrum SDI of the consumer current I. In contrast, components with other frequencies can be neglected.

Die Bestandteile der Spannungsgrundfrequenz U0 , der Stromgrundfrequenz I0, der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und der ersten n Stromoberfrequenzen I1, ..., In und des Spannungsgleichanteils SDUn+1 und des Stromgleichanteils SDIn+1 sind damit ausreichend in einer wie oben beschriebenen Linearkombination den Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U oder den Stromverlauf TCI des Verbraucherstroms I zu beschreiben.The components of the fundamental voltage frequency U 0 , the current fundamental frequency I 0 , the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the first n harmonics current I 1, ..., I n and the voltage DC component SDU n + 1 and the current DC component SDI n + 1 are thus sufficiently in a manner as described above, a linear combination of the voltage curve TCU the supply voltage U or the current curve TCI of the consumer current I.

Darüber hinaus werden Spannungsphasenwinkel ΦU1, ..., ΦUn der ersten n Oberschwingungen mit den ermittelten Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un zur Grundschwingung mit der Spannungsgrundfrequenz U0 der Versorgungsspannung U und/oder entsprechende Stromphasenwinkel ΦI1, ..., ΦIn der ersten n Oberschwingungen mit den ermittelten Stromoberfrequenzen I1,..., In zur Grundschwingung mit der Stromgrundfrequenz I0 des Verbraucherstroms I ermittelt.In addition, voltage phase angles Φ U1 , ..., Φ Un of the first n harmonics with the determined voltage harmonics U 1 , ..., U n to the fundamental oscillation with the fundamental voltage frequency U 0 the supply voltage U and / or the corresponding current phase angle Φ I1 , ..., Φ In the first n harmonics with the determined current harmonics I 1 , ..., In for the fundamental oscillation with the fundamental current frequency I 0 of the consumer current I.

In einem Spektralwertidentifikationsschritt 207 werden darauffolgend die Spannungsspektralwerte SDU0 der Spannungsgrundfrequenz U0 , die Spannungsspektralwerte SDU1 , ..., SDUn der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und die entsprechenden Spannungsphasenwinkel ΦU1, ..., ΦUn der Versorgungsspannung U als Spannungskenngrößen AFPU und die Stromspektralwerte SDI0 der Stromgrundfrequenz I0, die Stromspektralwerte SDI1, ..., SDIn der ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In und die entsprechenden Stromphasenwinkel ΦI1, ..., ΦIn des Verbraucherstroms I als Stromkenngrößen AFPI identifiziert.In a spectral value identification step 207 are then the voltage spectral values SDU 0 the fundamental voltage frequency U 0 , the voltage spectral values SDU 1 , ..., SDU n of the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the corresponding voltage phase angles Φ U1 , ..., Φ Un of the supply voltage U as voltage parameters AFPU and the current spectral values SDI 0 of the basic current frequency I 0 , the current spectral values SDI 1 , ..., SDI n of the first n upper current frequencies I 1 , ... , I n and the corresponding current phase angle Φ I1 , ..., Φ In of the consumer current I identified as current parameters AFPI.

Zusätzlich werden der Spannungsgleichanteil SDUn+1 als weitere Spannungskenngröße AFPU und der Stromgleichanteil SDIn+1 als weitere Stromkenngröße AFPI identifiziert.In addition, the direct voltage component SDU n + 1 is identified as a further characteristic voltage AFPU and the direct current component SDI n + 1 as a further characteristic current AFPI.

Mittels der wie oben beschriebenen Linearkombinationen von Sinus- oder Kosinus-Funktionen der Spannungsgrundfrequenz U0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und des Spannungsgleichanteils SDUn+1 beziehungsweise der Stromgrundfrequenz I0 und der ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In und des Stromgleichanteils SDIn+1 können mit den entsprechenden Spannungsspektralwerten SDU0 ,..., SDUn für die Spannungsgrundfrequenz U0 und die Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und mit dem Spannungsgleichanteil SDUn+1 sowie mit den Stromspektralwerten SDI0,..., SDIn für die Stromgrundfrequenz I0 und die Stromoberfrequenzen I1,..., In und mit dem Stromgleichanteil SDIn+1 als Faktoren der Linearkombinationen der Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U und der Stromverlauf TCI des Verbraucherstroms I wiedergegeben werden. Using the linear combinations of sine or cosine functions of the basic voltage frequency as described above U 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the DC voltage component SDU n + 1 or the fundamental current frequency I 0 and the first n upper current frequencies I 1 , ..., In and the direct current component SDI n + 1 can with the corresponding voltage spectral values SDU 0 , ..., SDU n for the basic voltage frequency U 0 and the voltage harmonics U 1 , ..., U n and with the direct voltage component SDU n + 1 and with the current spectral values SDI 0 , ..., SDI n for the fundamental current frequency I 0 and the upper current frequencies I 1 , ..., I n and with the direct current component SDI n + 1 as factors of the linear combinations the stress curve TCU the supply voltage U and the current curve TCI of the consumer current I can be reproduced.

Die Anzahl der Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un oder Stromoberfrequenzen I1,..., In, die bei der Analyse der Versorgungsspannung U oder des Verbraucherstroms I berücksichtigt werden, ist variabel und je nach Anforderung beliebig wählbar. Eine höhere Anzahl berücksichtigter Oberfrequenzen kann zu einer höheren Genauigkeit der Analyse führen.The number of voltage harmonics U 1 , ..., U n or current harmonics I 1 , ..., I n , which are taken into account when analyzing the supply voltage U or the consumer current I, are variable and can be selected as required depending on the requirements. A higher number of considered harmonics can lead to a higher accuracy of the analysis.

Nach Identifikation der Spannungsspektralwerte SDU0 für die Spannungsgrundfrequenz U0 und der Spannungsspektralwerte SDU1 , ..., SDUn für die ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un , und des Spannungsgleichanteils SDUn+1 als Spannungskenngrößen AFPU und/oder der Identifikation der Stromspektralwerte SDI0 für die Stromgrundfrequenz I0 und der Stromspektralwerte SDI1, ..., SDIn für die ersten n Stromoberfrequenzen I1, ..., In, und des Stromgleichanteil SDIn+1 als Stromkenngrößen AFPI, werden diese Kenngrößen in dem Leistungswertermittlungsschritt 107 zu Ermittlung des zumindest einen Leistungswertes L verwendet.After identification of the voltage spectral values SDU 0 for the basic voltage frequency U 0 and the voltage spectral values SDU 1 , ..., SDU n for the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n , and the DC voltage component SDU n + 1 as voltage parameters AFPU and / or the identification of the current spectral values SDI 0 for the current fundamental frequency I 0 and the current spectral values SDI 1 , ..., SDI n for the first n current harmonics I 1 , ..., I n , and the direct current component SDI n + 1 as current parameters AFPI, these parameters are used in the power value determination step 107 used to determine the at least one power value L.

Abhängig davon, welche der Spannungsmesswerte DPU oder der Strommesswerte DPI mittels der Spektralanalyse im Spektralanalyseschritt 201 analysiert worden sind, sieht die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L gemäß dem Leistungswertermittlungsschritt 107 eine weitere Analyse der jeweils bis dahin nichtanalysierten Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI mittels der oben beschriebenen Spektralanalyse durch die Prozessoreinheit 611 im Spektralanalyseschritt 201 vor.Depending on which of the voltage readings DPU or the current measured values DPI by means of the spectrum analysis in the spectrum analysis step 201 have been analyzed, see the determination of the at least one performance value L according to the performance value determination step 107 a further analysis of the voltage measurement values not previously analyzed DPU or current measured values DPI by means of the above-described spectrum analysis by the processor unit 611 in the spectral analysis step 201 in front.

Nach erfolgreicher Bestimmung der Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI durch die Analyse der bis dahin nichtanalysierten Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI kann der zumindest eine Leistungswert L auf Basis der Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI ermittelt werden.After successful determination of the voltage parameters AFPU or current parameters AFPI by analyzing the voltage measurement values that have not been analyzed up to that point DPU or current measured values DPI, the at least one power value L can be determined on the basis of the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI.

Sind beispielsweise im Analyseschritt 105 die Spannungsmesswerte DPU analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU bestimmt, die Strommesswerte DPI jedoch nicht analysiert, werden in dem folgenden Leistungswertermittlungsschritt 107 durch die Prozessoreinheit die Strommesswerte DPI analysiert und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt.For example, are in the analysis step 105 the voltage readings DPU analyzed and the voltage parameters AFPU determined, but the current measurement values DPI not analyzed, are in the following power value determination step 107 the processor unit analyzes the measured current values DPI and determines the current parameters AFPI.

Sind im Analyseschritt 105 die Strommesswerte DPI analysiert und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt, die Spannungsmesswerte DPU jedoch nicht analysiert, ist entsprechend analog zu verfahren.Are in the analysis step 105 the measured current values DPI is analyzed and the AFPI current parameters are determined, the measured voltage values DPU but not analyzed, you should proceed accordingly.

Sind im Analyseschritt 105 sowohl die Spannungsmesswerte DPU als auch die Strommesswerte DPI analysiert und die Spannungskenngrößen AFPU und die Stromkenngrößen AFPI bestimmt, können im Leistungswertermittlungsschritt 107 die Spannungskenngrößen AFPU und die Stromkenngrößen AFPI zur Bestimmung des zumindest einen Leistungswerts L herangezogen werden.Are in the analysis step 105 both the voltage readings DPU as well as the measured current values DPI analyzed and the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI determined, can in the power value determination step 107 the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI are used to determine the at least one power value L.

Hierzu lassen sich beispielsweise die Spannungskenngrößen AFPU, insbesondere die Spannungsspektralwerte SDU0 ,..., SDUn für die Spannungsgrund-frequenz U0 und die Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un , und der Spannungsgleichanteil SDUn+1 zu einem Spannungsvektor U zusammenfassen, der die Spannungsspektralwerte der Spannungsgrundfrequenz U0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un und den Spannungsgleichanteil SDUn+1 der Versorgungsspannung U umfasst, wobei der Index T den transponierten Vektor kennzeichnet. U = [ SDU 0 , SDU 1 , , SDU n , SDU n + 1 ] T

Figure DE102019103270A1_0001
For this purpose, for example, the voltage parameters AFPU, in particular the voltage spectral values SDU 0 , ..., SDU n for the basic voltage frequency U 0 and the voltage harmonics U 1 , ..., U n , and combine the DC voltage component SDU n + 1 into a voltage vector U, which contains the voltage spectral values of the fundamental voltage frequency U 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the DC voltage component SDU n + 1 of the supply voltage U, the index T denoting the transposed vector. U = [ SDU 0 , SDU 1 , ... , SDU n , SDU n + 1 ] T
Figure DE102019103270A1_0001

Analog lassen sich die Stromkenngrößen AFPI, insbesondere die Stromspektralwerte SDI0,..., SDIn der Stromgrundfrequenz I0 und Stromoberfrequenzen I1,..., In, und der Stromgleichanteil SDIn+1 zu einem Stromvektor I zusammenfassen, der die Stromspektralwerte der Stromgrundfrequenz I0 und der ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In und den Stromgleichanteil SDIn+1 des Verbraucherstroms I umfasst. I = [ SDI 0 , SDI 1 , , SDI n , SDI n + 1 ] T

Figure DE102019103270A1_0002
Analogously, the current parameters AFPI, in particular the current spectral values SDI 0 , ..., SDI n of the basic current frequency I 0 and current harmonics I 1 , ..., I n , and the direct current component SDI n + 1 can be combined to form a current vector I that represents the Current spectral values of the Fundamental current frequency I 0 and the first n upper current frequencies I 1 , ..., I n and the direct current component SDI n + 1 of the consumer current I. I. = [ SDI 0 , SDI 1 , ... , SDI n , SDI n + 1 ] T
Figure DE102019103270A1_0002

Aus den beiden Spannungsvektor U und Stromvektor I lässt sich im Folgenden eine Matrix S der Scheinleistung S erstellen, wobei I* den komplex konjugierten Stromvektor I der Stromkenngrößen AFPI beziehungsweise der Harmonischen, sprich der Stromgrundfrequenz I0 und der ersten n Stromoberfrequenzen I1,..., In, des Versorgungsstroms I bezeichnet. s _ = U × I * = [ S D U 0 S D I 0 * S D U 0 S D I n + 1 * S D U n + 1 S D I 0 * S D U n + 1 S D I n + 1 * ]

Figure DE102019103270A1_0003
From the two voltage vectors U and current vector I, a matrix S of the apparent power S can be created below, where I * is the complex conjugate current vector I of the current parameters AFPI or the harmonics, i.e. the current fundamental frequency I 0 and the first n current harmonics I 1 , .. ., I n , of the supply current I. s _ = U × I. * = [ S. D U 0 S. D I. 0 * S. D U 0 S. D I. n + 1 * S. D U n + 1 S. D I. 0 * S. D U n + 1 S. D I. n + 1 * ]
Figure DE102019103270A1_0003

Hieraus lassen sich sowohl die Wirkleistung P, die Blindleistung Q als auch die Verzerrungsblindleistung D bestimmen.From this, both the active power P, the reactive power Q and the distortion reactive power D can be determined.

Die Wirkleistung P ergibt sich aus Summation der Realteile der Diagonale der Matrix S der Scheinleistung, für die die Matrixeinträge S D U i S D I j *

Figure DE102019103270A1_0004
identische Indizes i und j aufweisen, wobei i und j die Zeilen- und Spalteneinträge der Matrix S beschreiben, sodass gilt { S D U i S D I i * } , i n + 1
Figure DE102019103270A1_0005
P = i = 0 n + 1 { S D U i S D I i * }
Figure DE102019103270A1_0006
The real power P results from the summation of the real parts of the diagonal of the matrix S of the apparent power for which the matrix entries S. D U i S. D I. j *
Figure DE102019103270A1_0004
have identical indices i and j, where i and j describe the row and column entries of the matrix S, so that applies { S. D U i S. D I. i * } , i n + 1
Figure DE102019103270A1_0005
P = i = 0 n + 1 { S. D U i S. D I. i * }
Figure DE102019103270A1_0006

Die analoge Summation der Imaginärteile der Diagonaleinträge mit identischen Indizes für S D U i S D I j *

Figure DE102019103270A1_0007
ergibt die Blindleistung Q. Q = i = 0 n + 1 { S D U i S D I j * }
Figure DE102019103270A1_0008
The analog summation of the imaginary parts of the diagonal entries with identical indices for S. D U i S. D I. j *
Figure DE102019103270A1_0007
gives the reactive power Q. Q = i = 0 n + 1 { S. D U i S. D I. j * }
Figure DE102019103270A1_0008

Die Verzerrungsblindleistung D ergibt sich hingegen über eine Summation aller weiteren Matrixeinträge, für die die Indizes für S D U i S D I j *

Figure DE102019103270A1_0009
verschieden sind. D = i j ; i , j n + 1 S D U i S D I j *
Figure DE102019103270A1_0010
The distortion reactive power D, on the other hand, results from a summation of all further matrix entries for which the indices for S. D U i S. D I. j *
Figure DE102019103270A1_0009
are different. D = i j ; i , j n + 1 S. D U i S. D I. j *
Figure DE102019103270A1_0010

Die Gesamtscheinleistung S erfolgt aus einer Summation der Quadrate der Wirkleitung P, der Blindleistung Q und der Verzerrungsblindleistung D. S = P 2 + Q 2 + D 2

Figure DE102019103270A1_0011
The total apparent power S results from a summation of the squares of the active line P, the reactive power Q and the distortion reactive power D. S. = P 2 + Q 2 + D 2
Figure DE102019103270A1_0011

Die Analyse der Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI auf Basis einer Spektralanalyse, insbesondere einer diskreten Fouriertransformation, ermöglicht folglich die Bestimmung verschiedener Anteile der Gesamtscheinleistung S.The analysis of the voltage readings DPU and the measured current values DPI on the basis of a spectral analysis, in particular a discrete Fourier transformation, consequently enables various components of the total apparent power S.

Alternativ ist im Leistungswertermittlungsschritt 107 auch eine Rücktransformation der Spannungskenngrößen AFPU und Stromkenngrößen AFPI in die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI möglich.Alternatively, is in the performance value determination step 107 also an inverse transformation of the voltage parameters AFPU and current parameters AFPI into the corresponding measured voltage values DPU and current measurement values DPI possible.

Eine derartige Rücktransformation kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass eine entsprechende Fourier-Rücktransformation der ermittelten Spannungsspektralwerte SDU0 ,..., SDUn für die Grundfrequenz U0 und die Oberfrequenzen U1 , ..., Un der Versorgungspannung U oder der Stromspektralwerte SDI0,..., SDIn für die Grundfrequenz I0 und die Oberfrequenzen I1, ..., In des Verbraucherstroms I in die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI durchgeführt wird. Sind im Analyseschritt 105 Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI nicht analysiert worden, bleiben diese unverändert.Such an inverse transformation can be achieved, for example, by performing a corresponding Fourier inverse transformation of the determined voltage spectral values SDU 0 , ..., SDU n for the fundamental frequency U 0 and the harmonics U 1 , ..., U n the supply voltage U or the current spectral values SDI 0 , ..., SDI n for the fundamental frequency I 0 and the upper frequencies I 1 , ..., I n of the consumer current I in the corresponding voltage measurement values DPU or current measurements DPI is performed. Are in the analysis step 105 Voltage readings DPU or current measured values DPI have not been analyzed, these remain unchanged.

Eine Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L ist dann unter Berücksichtigung der so erhaltenen Spannungsmesswerte DPU und der Strommesswerte DPI im Leistungsermittlungsschritt 107, beispielsweise durch eine Multiplikation einzelner Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI, ermöglicht.The at least one power value L can then be determined taking into account the measured voltage values obtained in this way DPU and the measured current values DPI in the power determination step 107 , for example by multiplying individual voltage measurement values DPU and current readings DPI.

In einer Ausführungsform kann die diskrete Fouriertransformation als eine schnelle Fouriertransformation durchgeführt werden.In one embodiment, the discrete Fourier transform can be performed as a fast Fourier transform.

3 zeigt eine schematische Abbildung einer Spektralanalyse des Verfahrens 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 3 shows a schematic illustration of a spectral analysis of the method 100 for distributed electrical power determination according to a further embodiment.

Unter Berücksichtigung der 3 wird noch einmal in illustrativer Form die Vorgehensweise der oben beschriebenen Spektralanalyse beschrieben.Under consideration of 3 the procedure of the spectral analysis described above is described again in illustrative form.

3 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung auf die Versorgungsspannung U beschränkt. Das in 3 Dargestellte lässt sich aber analog auf den Verbraucherstrom I übertragen. 3 is limited to the supply voltage U for reasons of clarity. This in 3 However, what is shown can be transferred analogously to consumer current I.

In dem Versorgungsspannung U gegen Zeit t Diagramm, welches auch als Diagramm a) bezeichnet sein kann, ist ein zeitlicher Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U dargestellt. Die in dem Diagramm a) dargestellte Kurve dient jedoch lediglich zu illustrativen Zwecken und soll keinen realen zeitlichen Spannungsverlauf TCU einer Versorgungsspannung U darstellen.In the supply voltage U against time t Diagram, which can also be referred to as diagram a), is a voltage curve over time TCU the supply voltage U shown. However, the curve shown in diagram a) is only used for illustrative purposes and is not intended to be a real time voltage curve TCU a supply voltage U represent.

Der dargestellte Spannungsverlauf TCU zeigt den, wenn auch nur andeutungsweise erkennbaren, periodischen Verlauf einer Grundschwingung mit Spannungsgrundfrequenz U0 , der jedoch durch Oberschwingungen mit Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un überlagert und entsprechend verzerrt ist. Die dargestellte Versorgungsspannung U ergibt sich damit aus einer Überlagerung eines periodischen Spannungssignals der Spannungsgrundfrequenz U0 und verschiedenen Spannungssignalen der Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un und des Spannungsgleichanteils SDUn+1.The voltage curve shown TCU shows the periodic course of a fundamental oscillation with a fundamental voltage frequency, even if it is only vaguely recognizable U 0 , but caused by harmonics with voltage harmonics U 1 , ..., U n is superimposed and correspondingly distorted. The supply voltage U shown results from a superposition of a periodic Voltage signal of the basic voltage frequency U 0 and various voltage signals of the voltage harmonics U 1 , ..., U n and the DC voltage component SDU n + 1 .

Mittels der Spektralanalyse gemäß dem Spektralanalyseschritt 201 lassen sich die einzelnen periodischen Spannungssignale nach Frequenzen separieren.By means of the spectrum analysis according to the spectrum analysis step 201 the individual periodic voltage signals can be separated according to frequencies.

Dies ist für die Spannungsgrundfrequenz U0 , die erste Spannungsoberfrequenz U1 und die zweite Spannungsoberfrequenz U2 mit den drei Sinus-Funktionen unterschiedlicher Frequenz dargestellt. Die hier dargestellten Sinus-Funktionen sind lediglich illustrativer Natur und beschreiben keine realen Grund- und Oberschwingungen einer Versorgungsspannung U.This is for the fundamental voltage frequency U 0 , the first voltage harmonic U 1 and the second voltage harmonic U 2 shown with the three sine functions of different frequencies. The sine functions shown here are merely illustrative and do not describe any real fundamental and harmonics of a supply voltage U.

In Diagramm b), in dem Spannungsspektralwerte SDU0 ,..., SDUn für die Grundfrequenz U0 und Oberfrequenzen U1 ,...,Un der Versorgungspannung U gegen die Frequenz f aufgetragen sind, ist das entsprechende Spannungsfrequenzspektrum SDU der in Diagramm a) dargestellten Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U dargestellt.In diagram b), in the voltage spectral values SDU 0 , ..., SDU n for the fundamental frequency U 0 and harmonics U 1 , ..., U n of the supply voltage U versus the frequency f are plotted is the corresponding voltage frequency spectrum SDU the voltage curve shown in diagram a) TCU the supply voltage U shown.

Die einzelnen Bestandteile zur Versorgungspannung U sind in Diagramm b) anteilsmäßig nach ihrer jeweiligen Frequenz aufgetragen. Die drei in Diagramm b) als Peaks dargestellten Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 , SDU2 entsprechen den drei Sinus-Funktionen mit der Spannungsgrundfrequenz U0 und den Spannungsoberfrequenzen U1 , U2 . Die Höhe der jeweiligen Peaks stellt zahlenmäßig den Anteil dar, den die jeweiligen Grund- und Oberwellen in dem in Diagramm a) dargestellten Spannungsverlauf TCU ausmachen. In Bezug auf die drei dargestellten Sinus-Funktionen entsprechen die Höhen der Peaks, sprich die Zahlenwerte der Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 , SDU2 , den Amplituden der entsprechenden Sinus-Funktionen.The individual components of the supply voltage U are plotted in diagram b) proportionally according to their respective frequency. The three voltage spectral values shown as peaks in diagram b) SDU 0 , SDU 1 , SDU 2 correspond to the three sine functions with the fundamental voltage frequency U 0 and the voltage harmonics U 1 , U 2 . The height of the respective peaks numerically represents the proportion that the respective fundamental and harmonics in the voltage curve shown in diagram a) TCU turn off. In relation to the three sine functions shown, the heights of the peaks, i.e. the numerical values, correspond to the voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , SDU 2 , the amplitudes of the corresponding sine functions.

Der Spannungsgleichanteil SDUn+1 entspricht diesbezüglich einem konstanten Offset der Versorgungsspannung U gegenüber der Y-Achse.The DC voltage component SDU n + 1 corresponds in this regard to a constant offset of the supply voltage U with respect to the Y-axis.

Bei der Reduktion des Spannungsfrequenzspektrums SDU der Versorgungsspannung U auf die Spannungsgrundfrequenz U0 und die Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un gemäß dem Reduktionsschritt 205 werden aus einem Spannungsfrequenzspektrum SDU, vergleichbar zu dem in Diagramm b), nur die Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 ,..., SDUn der Spannungsgrund- und Spannungsoberfrequenzen U0 , U1 , ..., Un berücksichtigt.When reducing the voltage frequency spectrum SDU the supply voltage U to the basic voltage frequency U 0 and the voltage harmonics U 1 , ..., U n according to the reduction step 205 are made from a voltage frequency spectrum SDU , comparable to that in diagram b), only the voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n the voltage base and voltage harmonics U 0 , U 1 , ..., U n considered.

Bei der Identifikation der Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 ,..., SDUn der Spannungsgrundfrequenz U0 und der Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un als Spannungskenngrößen AFPU gemäß dem Spektralwertidentifikationsschritt 207 umfassen die Spannungskenngrößen AFPU n+1 Zahlenpaare bestehend aus einem Frequenzwert der jeweiligen Spannungsgrundfrequenz U0 oder Spannungsoberfrequenz U1 , ..., Un und einem Zahlenwert, der den Anteil der entsprechenden Frequenz an dem Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U aufweist, sprich dem jeweiligen Spannungsspektralwert SDU0 , SDU1 ,..., SDUn . Ferner können die Spannungskenngrößen AFPU wenigstens einen zusätzlichen Wert für den Spannungsgleichanteil SDUn+1 umfassen.When identifying the voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n the fundamental voltage frequency U 0 and the voltage harmonics U 1 , ..., U n as voltage parameters AFPU according to the spectral value identification step 207 the voltage parameters AFPU comprise n + 1 pairs of numbers consisting of a frequency value of the respective basic voltage frequency U 0 or voltage harmonic U 1 , ..., U n and a numerical value that represents the proportion of the corresponding frequency in the voltage curve TCU the supply voltage U, i.e. the respective voltage spectral value SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n . Furthermore, the voltage parameters AFPU can include at least one additional value for the DC voltage component SDU n + 1 .

4 zeigt eine schematische Abbildung einer Versorgungsspannung U und eines Verbraucherstroms I des Verfahrens 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 4th shows a schematic illustration of a supply voltage U and a consumer current I of the method 100 for distributed electrical power determination according to a further embodiment.

Dargestellt sind ein Spannungs-Zeit-Diagramm, in dem ein zeitlicher Spannungsverlauf TCU einer Versorgungsspannung U dargestellt ist, und ein Strom-Zeit-Diagramm, in dem ein zeitlicher Stromverlauf TCI eines Verbraucherstroms I dargestellt ist.A voltage-time diagram is shown in which a voltage profile over time TCU a supply voltage U is shown, and a current-time diagram in which a current curve over time TCI a consumer current I is shown.

Sowohl die Versorgungsspannung U als auch der Verbraucherstrom I sind zur Vereinfachung der Illustration als reine Sinusspannung und reiner Sinusstrom dargestellt. In der Realität können natürlich sowohl die Versorgungsspannung U als auch der Verbraucherstrom I deutlich von einer reinen Sinusspannung oder einem reinen Sinusstrom abweichen.To simplify the illustration, both the supply voltage U and the consumer current I are shown as pure sine voltage and pure sine current. In reality, both the supply voltage U and the consumer current I can of course deviate significantly from a pure sinusoidal voltage or a pure sinusoidal current.

Weiter ist im Spannungs-Zeit-Diagramm ein erstes Zeitintervall T1 mit einem ersten Startzeitpunkt tU gekennzeichnet. Dieses erste Zeitintervall T1 kennzeichnet die Zeitspanne, über die im Spannungsmessschritt 101 von der Spannungsmesseinrichtung 607 Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U aufgenommen werden. Diese Spannungsmesswerte DPU sind im Spannungs-Zeit-Diagramm beispielhaft durch fünf Spannungsmesswerte DPU dargestellt. Es können aber über das ganze erste Zeitintervall T1 eine hohe Anzahl von Spannungsmesswerten DPU aufgenommen werden.In addition, the voltage-time diagram shows a first time interval T 1 with a first starting time t U marked. This first time interval T 1 characterizes the time span over which the voltage measurement step 101 from the voltage measuring device 607 Voltage readings DPU the supply voltage U are recorded. These voltage readings DPU are exemplified by five voltage measurement values in the voltage-time diagram DPU shown. However, a large number of voltage measurement values can be carried out over the entire first time interval T 1 DPU be included.

Das Strom-Zeit-Diagramm weist ein analoges zweites Zeitintervall T2 mit einem zweiten Startzeitpunkt tI auf, das die Zeitspanne beschreibt, über die im Strommessschritt 103 von der Strommesseinrichtung 609 Strommesswerte DPI des Verbraucherstroms I aufgenommen werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in dem Strom-Zeit-Diagramm keine Strommesswerte DPI dargestellt.The current-time diagram has an analogous second time interval T 2 with a second starting time t I that describes the time span over which in the current measurement step 103 from the current measuring device 609 Current measured values DPI of the consumer current I are recorded. For the sake of clarity, no current measured values DPI are shown in the current-time diagram.

Das erste Zeitintervall T1 und das zweite Zeitintervall T2 sind gleichlang und beschreiben damit eine identische Zeitspanne, in der Spannungsesswerte DPU und Strommesswerte DPI aufgenommen werden.The first time interval T 1 and the second time interval T 2 are of the same length and thus describe an identical time span in which the measured voltage values DPU and current measured values DPI are recorded.

Das erste Zeitintervall T1 und das zweite Zeitintervall T2 sind jedoch zeitlich zueinander verschoben und weisen unterschiedliche Startzeitpunkte tU , tI auf.The first time interval T 1 and the second time interval T 2 are, however, shifted in time with respect to one another and have different starting times t U , t I on.

Über die Synchronisation gemäß dem Synchronisationsschritt 209 kann durch einen Abgleich der ersten und zweiten Startzeitpunkten tU , tI der ersten und zweiten Zeitintervalle T1, T2 zu der globalen Referenzzeit eine Phasenverschiebung ΔΦ der Versorgungsspannung U und des Verbraucherstroms I bestimmt werden. Mittels dieser Phasenverschiebung ΔΦ zur Synchronisation gemäß dem Synchronisationsschritt 209 kann eine entsprechende Korrektur der aufgenommenen Spannungsmesswerte DPU oder Stromesswerte DPI durchgeführt werden.About the synchronization according to the synchronization step 209 can by comparing the first and second start times t U , t I of the first and second time intervals T 1 , T 2 to the global reference time, a phase shift ΔΦ of the supply voltage U and the load current I can be determined. By means of this phase shift ΔΦ for synchronization according to the synchronization step 209 a corresponding correction of the recorded voltage measurement values DPU or current measured values DPI can be carried out.

Für den Fall, dass beispielsweise die lokale Uhr der Spannungsmesseinrichtung 607 als globale Referenzuhr dient, kann der erste Startzeitpunkt tU als ein Zeitstempel 915 dienen. Indem dieser Zeitstempel 915 von der Spannungsmesseinrichtung 607 an die Strommesseinrichtung 609 übermittelt wird, kann ein Abgleich des ersten Startzeitpunkts tU mit den jeweiligen zweiten Startzeitpunkten tI der Strommesseinrichtungen 609 zur Synchronisation der Strommesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtungen 609 führen, indem die lokalen Uhren der Strommesseinrichtungen 609 zur Referenzuhr der Spannungsmesseinrichtung 607 in Relation gesetzt wird.In the event that, for example, the local clock of the voltage measuring device 607 serves as a global reference clock, the first start time t U as a timestamp 915 serve. By this timestamp 915 from the voltage measuring device 607 to the current measuring device 609 is transmitted, the first start time can be compared t U with the respective second start times t I of the current measuring devices 609 for synchronization of the current measuring device 607 and the current measuring devices 609 run by the local clocks of the electricity meters 609 for reference clock of the voltage measuring device 607 is set in relation.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 5 shows a flow chart of the method 100 for distributed electrical power determination according to a further embodiment.

Sofern nicht anderslautend beschrieben, umfasst das Verfahren 100 in 5 die unter 1 und 2 beschriebenen Schritte.Unless otherwise stated, the method includes 100 in 5 the under 1 and 2 described steps.

Gemäß 5 wird die Analyse der Spannungsmesswerte DPU und/oder der Strommesswerte DPI gemäß dem Analyseschritt 105 dadurch realisiert, dass gemäß einem Anpassungsschritt 501 ein Anpassungsprozess einer Anpassungsfunktion an die zu analysierenden Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI durchgeführt wird.According to 5 will analyze the voltage readings DPU and / or the current measurement values DPI according to the analysis step 105 realized in that according to an adjustment step 501 an adaptation process of an adaptation function to the measured voltage values to be analyzed DPU and / or current measurements DPI is performed.

Ein Anpassungsprozess kann ein Prozess sein, in dem durch Variation entsprechender Parameter einer mathematischen Anpassungsfunktion diese an die zu analysierenden Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI angepasst wird, sodass nach erfolgreicher Anpassung die Anpassungsfunktion die Spannungsmesswerte DPU und/oder die Strommesswerte DPI wiedergibt und die jeweiligen Spannungsverläufe TCU oder Stromverläufe TCI beschreibt.An adaptation process can be a process in which, by varying corresponding parameters of a mathematical adaptation function, these are applied to the measured voltage values to be analyzed DPU and / or current measured values DPI is adapted, so that after successful adaptation, the adaptation function can adjust the voltage measured values DPU and / or reproduces the measured current values DPI and the respective voltage profiles TCU or current curves TCI describes.

Bei der Anpassung wird für die Spannungsmesswerte DPU und die Strommesswerte DPI jeweils die gleiche Anpassungsfunktion verwendet. Auch werden zur Anpassung an die Spannungsmesswerte DPU und die Strommesswerte DPI die gleichen Parameter variiert.When adjusting, the voltage readings DPU and the current measurement values DPI each use the same adjustment function. Also be used to adapt to the voltage readings DPU and the current readings DPI varied the same parameters.

Die Anpassung der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU ergibt gemäß einem Parameterermittlungsschritt 503 damit Spannungsparameter PU während die Anpassung der Anpassungsfunktion an die Strommesswerte DPI Stromparameter PI ergibt.The adaptation of the adaptation function to the voltage measured values DPU results according to a parameter determination step 503 thus stress parameters PU while the adaptation of the adaptation function to the current measured values DPI results in current parameters PI.

Die Spannungsparameter PU und die Stromparameter PI beschreiben hierbei die tatsächlichen Zahlenwerte, die für die jeweiligen Parameter der Anpassungsfunktion durch den Anpassungsprozess der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI erhalten werden. Die Spannungsparameter PU und die Stromparameter PI sind daher lediglich unterschiedliche Zahlenwerte desselben Parameters, und dadurch charakterisiert, dass sie durch die Anpassungsprozesse der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU und die Strommesswerte DPI erhalten werden.The stress parameters PU and the current parameters PI describe the actual numerical values that are generated for the respective parameters of the adaptation function by the adaptation process of the adaptation function to the voltage measured values DPU or the current readings DPI can be obtained. The stress parameters PU and the current parameters PI are therefore only different numerical values of the same parameter, and are characterized in that they are due to the adaptation processes of the adaptation function to the measured voltage values DPU and the current readings DPI are obtained.

Die Art der Parameter, die zur Anpassung der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU oder die Strommesswerte DPI ausgewählt und variiert werden sind von der gewählten Anpassungsunktion abhängig. Die Wahl der geeigneten Anpassungsfunktion kann wiederum vom Spannungsverlauf TCU der Versorgungspannung U und/oder vom Stromverlauf TCI des Verbraucherstroms I der Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI abhängen.The type of parameters that are used to adapt the adaptation function to the voltage readings DPU or the current measurement values DPI selected and varied depend on the selected adaptation function. The choice of the suitable adaptation function can in turn be based on the voltage curve TCU the supply voltage U and / or the current curve TCI of the consumer current I of the measured voltage values DPU and / or current measurement values depend on the DPI.

Bei erfolgreicher Anpassung der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU und/oder die Strommesswerte DPI werden in einem Parameteridentifikationsschritt 505 die Spannungsparameter PU als Spannungskenngrößen AFPU und/oder die Stromparameter PI als Stromkenngrößen AFPI identifiziert.If the adaptation function has been successfully adapted to the measured voltage values DPU and / or the current measured values DPI are in a parameter identification step 505 the stress parameters PU identified as voltage parameters AFPU and / or the current parameters PI as current parameters AFPI.

In dem darauffolgenden Leistungswertermittlungsschritt 107 wird unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen AFPU und/oder Stromkenngrößen AFPI zumindest ein Leistungswert L ermittelt.In the subsequent performance value determination step 107 at least one power value L is determined taking into account the voltage parameters AFPU and / or current parameters AFPI.

Sind im Analyseschritt 105 Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI nicht analysiert worden, sieht die Ermittlung des zumindest einen Leistungswerts L gemäß dem Leistungswertermittlungsschritt 107 eine weitere Analyse dieser bis dahin nichtanalysierten Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI mittels des Anpassungsprozesses vor.Are in the analysis step 105 Voltage readings DPU or current measured values DPI have not been analyzed, the determination of the at least one power value L takes place according to the power value determination step 107 further analysis of this up voltage measurement values not analyzed DPU or current readings DPI using the adjustment process.

Nach erfolgreicher Bestimmung der Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI durch die Analyse der bis dahin nichtanalysierten Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI kann der zumindest eine Leistungswert L auf Basis der Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI ermittelt werden.After successful determination of the voltage parameters AFPU or current parameters AFPI by analyzing the voltage measurement values that have not been analyzed up to that point DPU or current measured values DPI, the at least one power value L can be determined on the basis of the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI.

Alternativ können auch die im Analyseschritt 105 mittels des Anpassungsprozesses der Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI bestimmten Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI in die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU und/oder Strommesswerte DPI rücktransformiert werden.Alternatively, you can also use those in the analysis step 105 by means of the adaptation process of the adaptation function to the voltage measurement values DPU and / or current measurement values DPI, specific voltage parameters AFPU or current parameters AFPI into the corresponding voltage measurement values DPU and / or current measured values DPI are transformed back.

Eine derartige Rücktransformation kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass in die angepasste Anpassungsfunktion, in die die Spannungsparameter PU oder Stromparameter PI eingesetzt sind und die folglich den Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U oder den Stromverlauf TCI des Verbraucherstroms I der Spannungsmesswerte DPU oder der Strommesswerte DPI beschreibt, den jeweiligen Messwerten entsprechende Zeitwerte eingesetzt werden, um so die entsprechenden Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI zu erzielen.Such an inverse transformation can be achieved, for example, by adding the voltage parameters to the adapted adaptation function PU or current parameters PI are used and consequently the voltage curve TCU the supply voltage U or the current curve TCI of the consumer current I of the measured voltage values DPU or the current measured values DPI describes, time values corresponding to the respective measured values are used in order to generate the corresponding measured voltage values DPU or to achieve current readings DPI.

Sind im Analyseschritt 105 Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI nicht analysiert und keine entsprechenden Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPU bestimmt worden, bleiben diese Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI im Folgenden unverändert.Are in the analysis step 105 Voltage readings DPU or current measured values DPI not analyzed and no corresponding voltage parameters AFPU or current parameters AFPU have been determined, these voltage measured values remain DPU or current measured values DPI in the following unchanged.

Eine Leistungsbestimmung des zumindest einen Leistungswerts L ist dann unter Berücksichtigung der so erhaltenen Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI, beispielsweise durch eine Multiplikation einzelner Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI, ermöglicht.A power determination of the at least one power value L is then taking into account the voltage measurement values obtained in this way DPU and current measurement values DPI, for example by multiplying individual voltage measurement values DPU and current readings DPI.

6 zeigt eine schematische Abbildung eines Systems 600 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer Ausführungsform. 6 shows a schematic diagram of a system 600 for distributed electrical power determination according to one embodiment.

Gemäß 6 umfasst das System 600 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung eine Spannungsquelle 601 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung U, zumindest einen Verbraucher 605, der über einen Spannungspfad 603 mit der Spannungsquelle 601 verbunden ist, eine Spannungsmesseinrichtung 607 zur Messung der Versorgungsspannung U an einem Spannungsmesspunkt 613 auf dem Spannungspfad 603, zumindest eine Strommesseinrichtungen 609 zur Messung eines Versorgungsstroms I des Verbrauchers 605 an einem Strommesspunkt 615 auf dem Spannungspfad 603, eine Prozessoreinheit 611 zum Ermitteln zumindest eines Leistungswerts L und eine Steuerungseinheit 617 zum Ansteuern der Spannungsmesseinrichtung 607 und der zumindest einen Strommesseinrichtung 609.According to 6 includes the system 600 a voltage source for distributed electrical power determination 601 for providing a supply voltage U, at least one consumer 605 that has a voltage path 603 with the voltage source 601 is connected to a voltage measuring device 607 for measuring the supply voltage U at a voltage measuring point 613 on the tension path 603 , at least one current measuring device 609 for measuring a supply current I of the consumer 605 at a current measuring point 615 on the tension path 603 , a processing unit 611 for determining at least one performance value L and a control unit 617 to control the voltage measuring device 607 and the at least one current measuring device 609 .

Die Spannungsmesseinrichtung 607 ist ausgebildet, Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U aufzunehmen, um einen Spannungsverlauf TCU der Versorgungsspannung U zu bestimmen, und die Spannungsmesswerte DPU mit einer Analysefunktion AF zu analysieren, um Spannungskenngrößen AFPU des Spannungsverlaufs TCU der Spannungsmesswerte DPU zu bestimmen.The tension measuring device 607 is designed to take voltage readings DPU the supply voltage U to record a voltage curve TCU of the supply voltage U and the measured voltage values DPU with an analysis function AF to analyze the voltage characteristics AFPU of the voltage curve TCU the voltage readings DPU to determine.

Ferner ist die Spannungsmesseinrichtung 607 ausgebildet, ein erstes Datenpaket DPI zu erstellen, das die Spannungskenngrößen AFPU umfasst, und das erste Datenpaket DPI an die zumindest eine Prozessoreinheit 611 zu übermitteln.Furthermore, the voltage measuring device 607 designed to create a first data packet DPI, which comprises the voltage parameters AFPU, and the first data packet DPI to the at least one processor unit 611 to submit.

Die zumindest eine Strommesseinrichtung 609 ist ausgebildet, Strommesswerte DPI der Verbraucherstroms I aufzunehmen, um einen Stromverlauf TCI des Verbraucherstroms I zu bestimmen, und die Strommesswerte DPI mit der Analysefunktion AF zu analysieren, um Stromkenngrößen AFPI des Stromverlaufs TCI der Strommesswerte DPI zu bestimmen.The at least one current measuring device 609 is designed to record current measured values DPI of the consumer current I in order to establish a current curve TCI of the consumer current I, and the measured current values DPI with the analysis function AF to analyze current parameters AFPI of the current curve TCI to determine the current readings DPI.

Darüber hinaus ist die Strommesseinrichtung 609 ausgebildet, ein zweites Datenpaket DP2 zu erstellen, das die Stromkenngrößen AFPI umfasst, und das zweite Datenpaket DP2 an die zumindest eine Prozessoreinheit 611 zu übermitteln.In addition, the current measuring device 609 formed a second data packet DP2 to create, which includes the flow parameters AFPI, and the second data packet DP2 to the at least one processor unit 611 to submit.

Die zumindest eine Prozessoreinheit 611 ist ausgebildet, zumindest einen Leistungswert L unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen AFPU und/oder der Stromkenngrößen AFPI zu ermitteln.The at least one processor unit 611 is designed to determine at least one power value L taking into account the voltage parameters AFPU and / or the current parameters AFPI.

Das System 600 weist ferner eine Steuerungseinheit 617 auf, mittels der die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungen 609 angesteuert beziehungsweise mittels der eine verteilte Leistungsbestimmung initialisiert werden kann. Die Steuerungseinheit 617 kann als eine interne im System integrierte Steuerungseinheit 617 oder als eine externe Steuerungseinheit 617 ausgebildet sein.The system 600 also has a control unit 617 by means of which the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 controlled or by means of which a distributed performance determination can be initialized. The control unit 617 can be used as an internal control unit integrated in the system 617 or as an external control unit 617 be trained.

Die Steuerungseinheit 617, die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungen 609 können miteinander über eine Kommunikationsverbindung 619 verbunden sein. Die Kommunikationsverbindung 619 kann ein Datenbus sein, der wiederum beispielsweise durch ein Feldbussystem realisiert sein kann. Die Kommunikation zwischen der Steuerungseinrichtung 607 und der Spannungsmesseinrichtung 607 und den Strommesseinrichtung 609 kann über eine Datenkommunikation über den Datenbus erfolgen, beispielsweise über den Austausch entsprechender Datenpakete. Die Datenpakete können hierbei die Anforderungen bestimmter Busprotokolle erfüllen und beispielsweise als Ethernet-Protokolle oder EtherCAT-Protokolle ausgebildet sein.The control unit 617 , the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 can communicate with each other via a Communication link 619 be connected. The communication link 619 can be a data bus, which in turn can be implemented, for example, by a field bus system. The communication between the control device 607 and the tension measuring device 607 and the current measuring device 609 can take place via data communication via the data bus, for example via the exchange of corresponding data packets. The data packets can meet the requirements of certain bus protocols and can be configured as Ethernet protocols or EtherCAT protocols, for example.

In 6 umfasst das System 600 drei Verbraucher 605, die jeweils über den Spannungspfad 603 mit der Spannungsquelle 601 verbunden sind. Jeder der Verbraucher 605 weist eine Strommesseinrichtung 609 auf, die in Reihe zu dem jeweiligen Verbraucher 605 geschaltet ist, um den Verbraucherstrom I des jeweiligen Verbrauchers 605 zu bestimmen. Eine höhere oder niedrigere Anzahl von Verbrauchern 605 wäre aber ebenfalls denkbar.In 6 includes the system 600 three consumers 605 , each across the voltage path 603 with the voltage source 601 are connected. Each of the consumers 605 has a current measuring device 609 on that in series to the respective consumer 605 is connected to the consumer current I of the respective consumer 605 to determine. A higher or lower number of consumers 605 but would also be conceivable.

In 6 liefert die Spannungsquelle 601 eine dreiphasige Wechselspannung. Die Erfindung soll jedoch nicht hierauf beschränkt sein.In 6 supplies the voltage source 601 a three-phase alternating voltage. However, the invention is not intended to be limited thereto.

In der Ausführungsform in 6 weist jede der Strommesseinrichtungen 609 einen Prozessor 611 auf, der in der jeweiligen Strommesseinrichtung 609 ausgebildet ist.In the embodiment in 6 each of the current measuring devices 609 a processor 611 in the respective current measuring device 609 is trained.

Es ist jedoch auch denkbar, den Prozessor 611 in der Spannungsmesseinrichtung 607 anzuordnen oder als einen externen Prozessor 611 auszubilden.However, it is also conceivable to use the processor 611 in the voltage measuring device 607 or as an external processor 611 to train.

Die eine Spannungsmesseinrichtung 607 und die drei Strommesseinrichtungen 609 sind über eine Kommunikationsverbindung 619 miteinander verbunden, über die die Spannungsmesseinrichtung 607 in der Lage ist, ein erstes Datenpaket DPI mit Spannungskenngrößen DPU aus einer Analyse der Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U an die einzelnen Strommesseinrichtungen 609 zu übermitteln.The one voltage measuring device 607 and the three current measuring devices 609 are via a communication link 619 connected to each other, via which the voltage measuring device 607 is able to generate a first data packet DPI with voltage parameters DPU from an analysis of the voltage readings DPU the supply voltage U to the individual current measuring devices 609 to submit.

Dieses erste Datenpaket DPI kann beispielweise in ein Busprotokoll eines Bussystems eingebunden sein. Beispielsweise kann ein solches Busprotokoll durch ein Ethernet-Telegramm ET beziehungsweise durch ein EtherCAT-Telegramm realisiert sein.This first data packet DPI can, for example, be integrated into a bus protocol of a bus system. For example, such a bus protocol can be implemented through an Ethernet telegram ET or implemented by an EtherCAT telegram.

Zu einer verteilten Leistungsbestimmung von zumindest einem Leistungswert L nimmt die Spannungsmesseinrichtung 607 an einem Spannungsmesspunkt 613 Spannungsmesswerte DPU der Versorgungsspannung U gemäß dem Spannungsmessschritt 101 des Verfahrens 100 zur verteilten Leistungsbestimmung auf.For a distributed power determination of at least one power value L, the voltage measuring device takes 607 at a voltage measuring point 613 Voltage readings DPU the supply voltage U according to the voltage measurement step 101 of the procedure 100 for distributed performance determination.

Die Strommesseinrichtungen 609 nehmen gemäß dem Strommessschritt 103 an Strommesspunkten 615 Strommesswerte DPI des Verbraucherstroms I auf.The current measuring devices 609 take according to the current measurement step 103 at current measuring points 615 Current measured values DPI of the consumer current I.

Die Spannungsmesspunkte 613 und die Strommesspunkte 615 sind räumlich an verschiedenen Stellen im System 600 angeordnet.The voltage measuring points 613 and the current measuring points 615 are spatially at different points in the system 600 arranged.

Darauffolgend analysiert die Spannungsmesseinrichtung 607 die Spannungsmesswerte DPU mit einer Analysefunktion AF und erstellt Spannungskenngrößen AFPU gemäß dem Analyseschritt 105 des Verfahrens 100.The voltage measuring device then analyzes 607 the voltage readings DPU with an analysis function AF and creates voltage parameters AFPU according to the analysis step 105 of the procedure 100 .

Beispielsweise kann die Spannungsmesseinrichtung 607 zur Analyse der Spannungsmesswerte DPU im Analyseschritt 105 eine Spektralanalyse gemäß dem Spektralanalyseschritt 201, dem Spektrumerstellungsschritt 203, dem Reduktionsschritt 205 und dem Spektralwertidentifikationsschritt 207 durchführen.For example, the voltage measuring device 607 for analyzing the voltage measurement values DPU in the analysis step 105 a spectrum analysis according to the spectrum analysis step 201 , the spectrum creation step 203 , the reduction step 205 and the spectral value identification step 207 carry out.

Alternativ kann die Spannungsmesseinrichtung 607 auch eine Analyse der Spannungsmesswerte DPU mit einer Anpassungsfunktion gemäß dem Anpassungsschritt 501, dem Parameterermittlungsschritt 503 und dem Parameteridentifikationsschritt 505 durchführen.Alternatively, the voltage measuring device 607 also an analysis of the voltage readings DPU with an adjustment function according to the adjustment step 501 , the parameter determination step 503 and the parameter identification step 505 carry out.

Darauffolgend erstellt die Spannungsmesseinrichtung 607 ein erstes Datenpaket DPI mit den Spannungskenngrößen AFPU und übermittelt dieses über die Kommunikationsverbindung 619 an die Strommesseinrichtungen 609.The voltage measuring device then creates 607 a first data packet DPI with the voltage parameters AFPU and transmits this via the communication link 619 to the current measuring devices 609 .

Die Strommesseinrichtungen 609 nehmen im Strommessschritt 103 Strommesswerte DPI auf und können bereits im Analyseschritt 105 diese, beispielsweise mittels der Spektralanalyse gemäß dem Spektralanalyseschritt 201, dem Spektrumerstellungsschritt 203, dem Reduktionsschritt 205 und dem Spektralwertidentifikationsschritt 207, analysieren und die Stromkenngrößen AFPI bestimmen.The current measuring devices 609 take in the current measurement step 103 Current measured values DPI and can already be used in the analysis step 105 this, for example by means of the spectrum analysis according to the spectrum analysis step 201 , the spectrum creation step 203 , the reduction step 205 and the spectral value identification step 207 , analyze and determine the current parameters AFPI.

Alternativ können die Strommesseinrichtungen 609, beziehungsweise die hierin ausgebildeten Prozessoreinheiten 611, auch erst in einem Leistungswertermittlungsschritt 107 die Strommesswerte DPI analysieren und Stromkenngrößen AFPI bestimmen, um auf Basis der Spannungskenngrößen AFPU und der Stromkenngrößen AFPI den zumindest einen Leistungswert L zu ermitteln.Alternatively, the current measuring devices 609 , or the processor units formed therein 611 , also only in a performance value determination step 107 Analyze the measured current values DPI and determine current parameters AFPI in order to determine the at least one power value L on the basis of the voltage parameters AFPU and the current parameters AFPI.

Ebenfalls möglich ist eine Rücktransformation der im ersten Datenpaket DPI an die Strommesseinrichtungen 609 übermittelten Spannungskenngrößen AFPU in die Spannungsmesswerte DPU durch die Strommesseinrichtungen 609, beziehungsweise durch die darin ausgebildeten Prozessoreinheiten 611, um auf Basis der Spannungsmesswerte DPU und Strommesswerte DPI den zumindest einen Leistungswert L zu ermitteln.A reverse transformation of the data in the first data packet DPI to the current measuring devices is also possible 609 transmitted Voltage parameters AFPU in the voltage measured values DPU by the current measuring devices 609 , or by the processor units formed therein 611 to based on the voltage readings DPU and to determine the at least one power value L, measured current values DPI.

Zur Synchronisation der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtungen 609 weisen die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungen 609 jeweils eine individuelle lokale Zeitbestimmung (nicht dargestellt) auf. Beispielsweise können die Spannungseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungen 609 mit jeweils einer lokalen Uhr ausgebildet sein.For synchronization of the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 have the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 each has an individual local time determination (not shown). For example, the tensioning device 607 and the current measuring devices 609 each with a local clock.

Die Synchronisation kann gemäß dem Synchronisationsschritt 209 mittels eines Abgleichs der internen lokalen Uhren der Spannungseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtungen 609 mit einer globalen Zeitbestimmung, beispielsweise einer globalen Referenzuhr des Systems 600, erzielt werden.The synchronization can be carried out according to the synchronization step 209 by adjusting the internal local clocks of the voltage device 607 and the current measuring devices 609 with a global time determination, for example a global reference clock of the system 600 , be achieved.

Beispielsweise kann auch eine der lokalen Uhren der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtungen 609 als globale Referenzuhr dienen. Hierbei können die lokalen Uhren, die nicht als globale Referenzuhr dienen, mit der globalen Referenzuhr abgeglichen werden, indem die jeweilige Spannungsmesseinrichtung 607 oder die Strommesseinrichtung 609, die mit der globalen Referenzuhr ausgebildet ist, entsprechende Zeitbestimmungen an die jeweils anderen Spannungsmesseinrichtungen 607 oder Strommesseinrichtungen 609 sendet, mittels denen die lokalen Uhren der Spannungsmesseinrichtung 607 oder der Strommesseinrichtungen 609 abgeglichen werden können.For example, one of the local clocks of the voltage measuring device can also be used 607 and the current measuring devices 609 serve as a global reference clock. The local clocks that do not serve as global reference clocks can be compared with the global reference clock by using the respective voltage measuring device 607 or the current meter 609 , which is formed with the global reference clock, corresponding time determinations to the respective other voltage measuring devices 607 or current measuring devices 609 sends, by means of which the local clocks of the voltage measuring device 607 or the current measuring devices 609 can be matched.

Für das in 6 gezeigte System 600, bei dem die Spannungsmesseinrichtung 607 vor den Strommesseinrichtungen 609 angeordnet ist, kann die lokale Uhr der Spannungsmesseinrichtung 607 als globale Referenzuhr ausgebildet sein.For the in 6 system shown 600 , in which the voltage measuring device 607 in front of the current measuring devices 609 is arranged, the local clock of the voltage measuring device 607 be designed as a global reference clock.

Zur Synchronisation kann von der Spannungsmesseinrichtung 607 eine Referenzuhrzeit der globalen Referenzuhr an die Strommesseinrichtungen 609 mittels eines ersten Datenpakets DPI übermittelt werden, sodass die lokalen Uhren der Strommesseinrichtungen 609 zur Referenzuhrzeit der Referenzuhr in Relation gesetzt werden können.For synchronization, the voltage measuring device 607 a reference time of the global reference clock to the current measuring devices 609 be transmitted by means of a first data packet DPI, so that the local clocks of the current measuring devices 609 can be set in relation to the reference time of the reference clock.

Die Datenübertragung der ersten Datenpakete DPI und/oder zweiten Datenpakete DP2 zwischen der Spannungsmesseinrichtung 607 und/oder der Strommesseinrichtungen 609, beziehungsweise den in diesen ausgebildeten Prozessoreinheiten 611, kann mittels der Kommunikationsverbindung 619 realisiert sein, die in 6 zwischen der Spannungsmesseinrichtung 607 und den Strommesseinrichtungen 609 ausgebildet ist.The data transmission of the first data packets DPI and / or second data packets DP2 between the voltage measuring device 607 and / or the current measuring devices 609 , or the processor units formed in these 611 , can by means of the communication link 619 be realized in 6 between the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 is trained.

Wie bereits oben erwähnt können die Steuerungseinheit 617, die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungen 609 in ein Feldbussystem, beispielsweise in ein Ethernet-Netzwerk, eingebunden sein.As already mentioned above, the control unit 617 , the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 be integrated in a field bus system, for example in an Ethernet network.

Bei Ethernet-Netzwerken sind die Mehrzahl von Teilnehmern, auch Knoten genannt, über ein gemeinsames Übertragungsmedium miteinander verbunden, wobei eine Verkapselung der zu übermittelnden Daten in sogenannten Ethernet-Datenpaketen, im Weiteren auch als Ethernet-Telegramme bezeichnet, mit einem vorgegebenen Format vorgenommen wird.In Ethernet networks, the majority of participants, also known as nodes, are connected to one another via a common transmission medium, with the data to be transmitted being encapsulated in so-called Ethernet data packets, also referred to below as Ethernet telegrams, with a predetermined format.

Das Ethernet besteht aus drei Bereichen, dem Übertragungsmedium und den Netzwerk-Schnittstellen, d. h. der Hardware, der Menge von Protokollen, die den Zugriff auf das Übertragungsmedium steuern, und der Ethernet-Paketform. Das Ethernet stellt dabei grundsätzlich ein Busnetz dar, wobei beliebige Netzwerktopologien, z.B. Stern-, Bus- oder Baumnetze verwendet werden können.The Ethernet consists of three areas, the transmission medium and the network interfaces, i. H. the hardware, the set of protocols that control access to the transmission medium, and the Ethernet packet form. The Ethernet basically represents a bus network, with any network topologies, e.g. Star, bus or tree networks can be used.

Die Ethernet-Datenübertragung findet üblicherweise mithilfe des CSMA/CD-Zugriffsverfahrens statt, bei dem eine Datenübertragung nur durchgeführt wird, wenn das Netz ruhig ist, sprich zu diesem Zeitpunkt keine weiteren Daten übertragen werden. Darüber hinaus ist ein Kollisionsverhinderungsmechanismus vorgesehen.Ethernet data transmission usually takes place with the aid of the CSMA / CD access method, in which data transmission is only carried out when the network is quiet, i.e. no further data is being transmitted at this point in time. A collision avoidance mechanism is also provided.

Das Ethernet-Datenpaket selbst kann dabei eine Datenlänge von bis zu 1500 Bytes aufweisen, wobei die Daten mittels Header und Trailer, die eine Anfangskennung, die Ziel- und Quelladresse, den Datenpakettyp und den Fehlererkennungsmechanismus angeben, verkapselt sind.The Ethernet data packet itself can have a data length of up to 1500 bytes, with the data being encapsulated by means of headers and trailers that specify an initial identifier, the destination and source address, the data packet type and the error detection mechanism.

Das Ethernet hat sich als Kommunikationsstandard für Netzwerksysteme vor allem in der Bürokommunikation durchgesetzt, da Standard-Hardware-Komponenten und -Software-Protokolle genutzt werden können und darüber hinaus hohe Datenübertragungsraten möglich sind. Aus diesem Grund ist es auch wünschenswert, den Ethernet-Standard in industrieller Umgebung bei der Datenübertragung, insbesondere von Steuerungsaufgaben nutzen zu können.Ethernet has established itself as the communication standard for network systems, especially in office communication, since standard hardware components and software protocols can be used and, in addition, high data transmission rates are possible. For this reason, it is also desirable to be able to use the Ethernet standard in an industrial environment for data transmission, in particular for control tasks.

Das wesentliche Problem besteht hierbei in der mangelnden Echtzeitfähigkeit des Ethernet-Standards, so dass Automatisierungsaufgaben mit Echtzeitanwendungen in der Regel von Ethernet-Kommunikationsnetzen getrennt in eigenständigen Steuerungsbaugruppen, sogenannten Feldbussystemen, durchgeführt werden.The main problem here is the lack of real-time capability of the Ethernet standard, so that automation tasks with real-time applications are usually carried out separately from Ethernet communication networks in independent control assemblies, so-called field bus systems.

Um den Ethernet-Standard und ein entsprechend ausgelegtes Netzwerk auf einfache und kostengünstige Weise auch zur Ausführung von Automatisierungsaufgaben, insbesondere solche, bei denen die einzelnen, an der Steuerung beteiligten Teilnehmer, Prozessdaten von nur wenigen Bytes benötigen, verwenden zu können, kann ein Netzwerkaufbau realisiert werden, bei dem ein zusätzlicher Netzwerk-Koppler, im weiteren auch Ethernet-Koppler bezeichnet, vorgesehen ist, der eine externe Schnittstelle zur Anbindung an ein Ethernet-Netzwerk aufweist. A network structure can be implemented in order to be able to use the Ethernet standard and a correspondingly designed network in a simple and inexpensive way also for the execution of automation tasks, especially those in which the individual participants involved in the control only need process data of a few bytes in which an additional network coupler, hereinafter also referred to as Ethernet coupler, is provided, which has an external interface for connection to an Ethernet network.

7 zeigt eine schematische Abbildung eines Ethernet-Netzwerkaufbaus 700 mit einem Ethernet-Klemmensystem 701, das an einen externen Datenbus 703 eines Ethernet-Netzwerks angeschlossen ist. 7th shows a schematic illustration of an Ethernet network structure 700 with an Ethernet terminal system 701 connected to an external data bus 703 connected to an Ethernet network.

Das Ethernet-Klemmensystem 701 umfasst einem Ethernet-Koppler 702 und eine Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und zumindest eine Strommesseinrichtungsklemme 711. Der Ethernet-Koppler 702 und die jeweiligen Spannungs- und Strommesseinrichtungsklemmen 709, 711 sind mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Selbstverständlich können zwischen dem Ethernet-Koppler 702, der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und/oder der Strommesseinrichtungsklemme 711 weitere elektronische Klemmen in das Ethernet-Klemmensystem 701 eingebunden sein.The Ethernet terminal system 701 includes an ethernet coupler 702 and a voltmeter clamp 709 and at least one ammeter terminal 711 . The Ethernet coupler 702 and the respective voltage and current meter terminals 709 , 711 are mechanically and electrically connected to each other. Of course, between the Ethernet coupler 702 , the voltmeter terminal 709 and / or the ammeter terminal 711 further electronic terminals in the Ethernet terminal system 701 to be involved.

Die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemmen 711 sind als Ethernet-Klemmen ausgebildet und dienen jeweils dazu, die Spannungsmesseinrichtung 607 (in 7 nicht dargestellt) und die Strommesseinrichtung 609 (in 7 nicht dargestellt) in das Ethernet-Netzwerk, insbesondere den externen Datenbus 703 einzubinden.The voltmeter clamp 709 and the ammeter terminals 711 are designed as Ethernet terminals and each serve to control the voltage measuring device 607 (in 7th not shown) and the current measuring device 609 (in 7th not shown) into the Ethernet network, in particular the external data bus 703 to involve.

Der Ethernet-Koppler 702, die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 sind untereinander über einen internen Datenbus 713 verbunden, der zur Datenkommunikation dient.The Ethernet coupler 702 , the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 are among each other via an internal data bus 713 connected, which is used for data communication.

Mittels des Ethernet-Kopplers 702 ist das Ethernet-Klemmensystem 701 an den externen Datenbus 703 angeschlossen. Über den externen Datenbus 703 sind die jeweils mit der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und der Strommesseinrichtungsklemme 711 verbundene Spannungsmesseinrichtung 607 und Strommesseinrichtung 609 über die Steuerungseinheit 617 ansteuerbar. Die Steuerungseinheit 617 (in 7 nicht dargestellt) ist mit dem externen Datenbus 703 verbunden. In 7 ist die Kommunikationsverbindung 619 des Systems 600 in 6 durch den externen Datenbus 703 und den internen Datenbus 713 realisiert.Using the Ethernet coupler 702 is the Ethernet terminal system 701 to the external data bus 703 connected. Via the external data bus 703 are each with the voltage measuring device terminal 709 and the ammeter terminal 711 connected voltage measuring device 607 and current meter 609 via the control unit 617 controllable. The control unit 617 (in 7th not shown) is connected to the external data bus 703 connected. In 7th is the communication link 619 of the system 600 in 6 through the external data bus 703 and the internal data bus 713 realized.

Zur Steuerung der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtung 609 durch die Steuerungseinheit 617 kann die Steuerungseinheit 617 Ethernet-Telegramme ET an die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709und die Strommesseinrichtungsklemme 711 aussenden, in denen die entsprechenden Anweisungen der Steuerungseinheit 617 an die Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtung 609 enthalten sind.For controlling the voltage measuring device 607 and the current measuring device 609 by the control unit 617 can the control unit 617 Ethernet telegrams ET to the voltage meter terminal 709 and the current meter terminal 711 send out the corresponding instructions from the control unit 617 to the voltage measuring device 607 and the current measuring device 609 are included.

Der Ethernet-Koppler 702 weist eine externe Schnittstelle 705 und eine interne Schnittstelle 707 zur Anbindung des Ethernet-Klemmensystems 701 an den externen Datenbus 703 auf und dient dazu, den externen Datenbus 703 und den internen Datenbus 713, der zur Datenkommunikation innerhalb des Ethernet-Klemmensystems 701 dient, miteinander zu verbinden und eine Datenübertragung zwischen beiden Systemen zu realisieren.The Ethernet coupler 702 assigns an external interface 705 and an internal interface 707 for connecting the Ethernet terminal system 701 to the external data bus 703 and serves to connect the external data bus 703 and the internal data bus 713 , the one for data communication within the Ethernet terminal system 701 serves to connect with each other and to realize data transmission between the two systems.

In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist der Ethernet-Koppler 702 mit der externen Schnittstelle 705 direkt an den externen Datenbus 703 angeschlossen, der als Übertragungsmedium beispielsweise ein Koaxialkabel, ein Twisted-Pair-Kabel oder ein Glasfaserkabel aufweisen kann.In the in 7th The embodiment shown is the Ethernet coupler 702 with the external interface 705 directly to the external data bus 703 connected, which can have, for example, a coaxial cable, a twisted pair cable or a fiber optic cable as the transmission medium.

Die externe Schnittstelle 705 und die interne Schnittstelle 707 weisen jeweils eine Empfangseinheit RX und eine Sendeeinheit TX auf, mittels denen Ethernet-Telegramme ET empfangen und gesendet werden können.The external interface 705 and the internal interface 707 each have a receiving unit RX and a transmitting unit TX, by means of which Ethernet telegrams ET can be received and sent.

Mittels der Empfangseinheit RX der externen Schnittstelle 705 empfängt der Ethernet-Koppler 702 ein von der Steuerungseinheit 617 über den externen Datenbus 703 ausgesendetes Ethernet-Telegramm ET und sendet dieses Ethernet-Telegramm ET mittels der Sendeeinheit TX der internen Schnittstelle 707 über den internen Datenbus 713 an die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 des Klemmensystems 701.Using the receiving unit RX of the external interface 705 receives the Ethernet coupler 702 one from the control unit 617 via the external data bus 703 transmitted Ethernet telegram ET and sends this Ethernet telegram ET by means of the transmitter unit TX of the internal interface 707 via the internal data bus 713 to the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 of the clamp system 701 .

Die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 weisen jeweils ebenfalls eine Empfangseinheit RX auf, mit der Ethernet-Telegramme ET empfangen werden können, und eine Sendeeinheit TX auf, mit der Ethernet-Telegramme ET gesendet werden können.The voltmeter clamp 709 and the ammeter terminal 711 each also have a receiving unit RX with which Ethernet telegrams ET can be received, and a transmission unit TX on, with the Ethernet telegrams ET can be sent.

Das vom Ethernet-Koppler 702 über den internen Datenbus 713 ausgesendete Ethernet-Telegramm ET (in der 7 als das obere Ethernet-Telegramm ET dargestellt) wird von der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 über die Empfangseinheit RX empfangen.The one from the Ethernet coupler 702 via the internal data bus 713 sent Ethernet telegram ET (in the 7th than the upper Ethernet telegram ET shown) is from the voltmeter terminal 709 received via the receiving unit RX.

Die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 liest das empfangene Ethernet-Telegramm ET in dem für die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 bestimmten Abschnitt des Ethernet-Telegramms ET aus.The voltmeter clamp 709 reads the received Ethernet telegram ET in that for the voltmeter terminal 709 specific section of the Ethernet telegram ET out.

Beispielsweise entnimmt die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 aus den jeweils für sie bestimmten Anweisungen des Ethernet-Telegramms ET die Aufforderungen an die Spannungsmesseinrichtung 607, Spannungsmesswerte DPU aufzunehmen, zu analysieren und Spannungskenngrößen AFPU zu bestimmen und/oder die Spannungskenngrößen AFPU auszugeben.For example, the voltage meter terminal removes 709 from the instructions of the Ethernet telegram intended for them ET the requests to the voltage measuring device 607 , Voltage readings DPU record, analyze and determine voltage parameters AFPU and / or output the voltage parameters AFPU.

Beispielsweise können diese Spannungskenngrößen AFPU bereits in erste Datenpakete DPI in das Ethernet-Telegramm ET eingefügt werden.For example, these voltage parameters AFPU can already be in the first data packets DPI in the Ethernet telegram ET inserted.

Darauffolgend fügt die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 beispielsweise Spannungsmesswerte DPU oder Spannungskenngrößen AFPU der Spannungsmesseinrichtung 607 in den entsprechenden Abschnitt des Ethernet-Telegramms ET ein.Following this adds the voltmeter terminal 709 for example voltage readings DPU or voltage parameters AFPU of the voltage measuring device 607 in the corresponding section of the Ethernet telegram ET a.

Das Auslesen und das Einfügen der Daten ist durch die Pfeile zwischen der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und dem Ethernet-Telegramm ET dargestellt.Reading out and inserting the data is indicated by the arrows between the voltage measuring device terminal 709 and the Ethernet telegram ET shown.

Darauffolgend sendet die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 das Ethernet-Telegramm ET mittels der Sendeeinheit TX über den internen Datenbus 713 an die Strommesseinrichtungsklemme 711.
Die Übertragungsrichtung ist durch die Pfeile entlang des internen Datenbusses 713 gekennzeichnet.
The voltage measuring device terminal then sends 709 the Ethernet telegram ET by means of the transmitter unit TX via the internal data bus 713 to the ammeter terminal 711 .
The direction of transmission is indicated by the arrows along the internal data bus 713 marked.

Die Strommesseinrichtungsklemme 711 empfängt das Ethernet-Telegramm ET durch die Empfangseinheit RX und liest dieses aus.The ammeter terminal 711 receives the Ethernet telegram ET by the receiving unit RX and reads it out.

Die Strommesseinrichtungsklemme 711 entnimmt dem Ethernet-Telegramm ET wiederum dem für die Strommesseinrichtungsklemme 711 bestimmten Abschnitt die entsprechenden Anweisungen und fügt beispielsweise Strommesswerte DPI oder Stromkenngrößen AFPI der Strommesseinrichtung 609 in das Ethernet-Telegramm ET ein.The ammeter terminal 711 takes from the Ethernet telegram ET again that for the ammeter terminal 711 specific section the corresponding instructions and adds, for example, current measurement values DPI or current parameters AFPI of the current measuring device 609 into the Ethernet telegram ET a.

Das Auslesen und das Einfügen der Daten ist durch die Pfeile zwischen der Strommesseinrichtungsklemme 711 und dem Ethernet-Telegramm ET (in diesem Fall das untere Ethernet-Telegramm) dargestellt.Reading out and inserting the data is indicated by the arrows between the current measuring device terminal 711 and the Ethernet telegram ET (in this case the lower Ethernet telegram).

Darauffolgend sendet die Strommesseinrichtungsklemme 711 das Ethernet-Telegramm ET wieder an den Buskoppler 702, der das Ethernet-Telegramm ET über die externe Schnittstelle 705 und den externen Datenbus 703 an die Steuerung 617 zur Auswertung der jeweiligen Daten zurücksendet.The current measuring device terminal then sends 711 the Ethernet telegram ET back to the bus coupler 702 , of the Ethernet telegram ET via the external interface 705 and the external data bus 703 to the controller 617 to evaluate the respective data.

Das obere und das untere Ethernet-Telegramm ET stellen beide dasselbe Ethernet-Telegramm ET dar und sollen verdeutlichen, dass nach Abarbeitung der jeweiligen Anweisungen des Ethernet-Telegramms ET durch die Spannungs- und Strommesseinrichtungsklemmen 709, 711 das Ethernet-Telegramm ET wieder an den Buskoppler 702 zurückgesendet wird.
Das oben beschriebene Ethernet-Telegramm ET setzt sich aus einem Header mit der Empfangskennung und der Ziel- und Quelladresse, einem Datenbereich sowie einem Trailer, der eine Paketlänge und einen Fehlererkennungsmechanismus angibt, zusammen.
The upper and lower Ethernet telegram ET both represent the same Ethernet telegram ET and should make it clear that after processing the respective instructions of the Ethernet telegram ET through the voltage and current meter terminals 709 , 711 the Ethernet telegram ET back to the bus coupler 702 is returned.
The Ethernet telegram described above ET consists of a header with the receive identifier and the destination and source address, a data area and a trailer that specifies a packet length and an error detection mechanism.

Der zwischen dem Header und dem Trailer vorgesehene Datenbereich enthält die für die Steuerungsaufgabe notwendigen Prozessdaten, die vorzugsweise ein gesamtes Prozessabbild wiedergeben. Diese Prozessdaten sind wiederum vorzugsweise in für die einzelnen Teilnehmer der Steuerungsaufgabe erforderlichen Datenblöcken für die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 beziehungsweise die Spannungsmesseinrichtung 607 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 beziehungsweise die Strommesseinrichtungen 609 gruppiert.The data area provided between the header and the trailer contains the process data necessary for the control task, which preferably reproduce an entire process image. These process data are in turn preferably in the data blocks required for the individual participants in the control task for the voltage measuring device terminal 709 or the voltage measuring device 607 and the ammeter terminal 711 or the current measuring devices 609 grouped.

Die Prozessdaten können Anweisungen an die jeweiligen Teilnehmer umfassen, bestimmte Prozessschritte durchzuführen. Beispielsweise können die Prozessdaten Anweisungen an die Spannungsmesseinrichtung 607 und/oder Strommesseinrichtungen 609 umfassen, Spannungsmesswerte DPU oder Strommesswerte DPI aufzunehmen oder diese zu analysieren und Spannungskenngrößen AFPU oder Stromkenngrößen AFPI zu erstellen, beziehungsweise zumindest einen Leistungswert L zu bestimmen.The process data can include instructions to the respective participants to carry out certain process steps. For example, the process data can provide instructions to the voltage measuring device 607 and / or current measuring devices 609 include, voltage readings DPU or to record current measured values DPI or to analyze them and to create voltage parameters AFPU or current parameters AFPI, or to determine at least one power value L.

Auch können die Prozessdaten bereits erstellte Spannungskenngrößen AFPU und/oder Stromkenngrößen AFPI zur Übermittlung zwischen der Spannungsmesseinrichtung 607 und den Strommesseinrichtung 609 umfassen.The process data can also contain voltage parameters AFPU and / or current parameters AFPI that have already been created for transmission between the voltage measuring device 607 and the current measuring device 609 include.

In 8 ist eine weitere Ausführungsform des Ethernet-Netzwerkaufbaus 700 in 7 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Ethernet-Netzwerkaufbau 700 mit einer Zweikanal-Leitung dargestellt.In 8th is another embodiment of the Ethernet network architecture 700 in 7th shown. In this embodiment the Ethernet network structure is 700 shown with a two-channel line.

Im Unterschied zu 7 weisen in 8 die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 jeweils zwei Empfangseinheiten RX und zwei Sendeeinheiten TX auf.In contrast to 7th show in 8th the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 two receiving units RX and two transmitting units TX.

In 8 durchläuft das vom Ethernet-Koppler 702 an die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 gesendete Ethernet-Telegramm ET alle Klemmen des Ethernet-Klemmensystems 701 und wird von der letzten Strommesseinrichtungsklemme 711 des Klemmensystems 701 durch alle angeschlossenen Klemmen des Ethernet-Klemmensystems 701, also im dargestellten Fall zumindest durch die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 hindurch, an den Ethernet-Koppler 702 zurückgesendet.In 8th runs through this from the Ethernet coupler 702 to the voltmeter terminal 709 sent Ethernet telegram ET all terminals of the Ethernet terminal system 701 and will from the last ammeter terminal 711 of the clamp system 701 through all connected terminals of the Ethernet terminal system 701 , so in the illustrated case at least by the voltage measuring device terminal 709 through to the Ethernet coupler 702 sent back.

Jedoch findet ein Auslesen des Ethernet-Telegramms ET und ein Einfügen von Daten in das Ethernet-Telegramm ET durch die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 nur auf der Hinrichtung statt.However, the Ethernet telegram is read out ET and inserting data into the Ethernet telegram ET through the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 only held on the execution.

Das Auslesen und Einfügen ist durch die Pfeile zum oberen Ethernet-Telegramm ET und von diesem zu der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und der Strommesseinrichtungsklemme 711 dargestellt.Reading and inserting is indicated by the arrows to the upper Ethernet telegram ET and from this to the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 shown.

Auf der Rückrichtung findet keine Abarbeitung des Ethernet-Telegramms ET statt, sondern das Ethernet-Telegramm ET wird nur weitergeleitet.
Sofern in dem Ethernet-Klemmensystem 701 ein Ethernet-Telegramm ET entsprechend dem EtherCAT-Standard verwendet wird und der Ethernet-Koppler 702, die Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und die Strommesseinrichtungsklemme 711 entsprechend dem EtherCAT-Standard ausgebildet sind, ist ein Austausch der Daten zwischen dem Ethernet-Telegramm ET und der Spannungsmesseinrichtungsklemme 709 und der Strommesseinrichtungsklemme 711 im Durchlauf möglich. Die Vorteile dieser Vorgehensweise sind, dass aufgrund der Verarbeitung des Ethernet-Telegramms ET im Durchlauf keine nennenswerten Verzögerungen bei der Datenverarbeitung entstehen und somit kurze Reaktionszeiten, wie sie für eine Echtzeitanwendung erforderlich sind, eingehalten werden können.
The Ethernet telegram is not processed in the reverse direction ET instead, but the Ethernet telegram ET is only forwarded.
If in the Ethernet terminal system 701 an Ethernet telegram ET is used in accordance with the EtherCAT standard and the Ethernet coupler 702 , the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 are designed in accordance with the EtherCAT standard, data is exchanged between the Ethernet telegram ET and the voltmeter terminal 709 and the ammeter terminal 711 possible in the run. The advantages of this procedure are that due to the processing of the Ethernet telegram ET There are no notable delays in data processing during the run and therefore short response times, as required for a real-time application, can be maintained.

9 zeigt eine schematische Abbildung eines ersten Datenpakets DP1 des Systems 600 zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 9 shows a schematic illustration of a first data packet DP1 of the system 600 for distributed electrical power determination according to a further embodiment.

Zur Übermittlung der in der Spannungsmesseinrichtung 607 und/oder den Strommesseinrichtungen 609 erstellten Spannungskenngrößen AFPU und/oder Stromkenngrößen AFPI können diese in erste Datenpakete DPI und/oder zweite Datenpakete DP2 zusammengefasst werden.To transmit the in the voltage measuring device 607 and / or the current measuring devices 609 Created voltage parameters AFPU and / or current parameters AFPI can convert these into first data packets DPI and / or second data packets DP2 be summarized.

Zur Übermittlung können die ersten Datenpakete DPI und/oder zweiten Datenpakete DP2 beispielsweise in die oben beschriebenen Ethernet-Telegramme ET eingefügt werden.The first data packets DPI and / or second data packets can be used for transmission DP2 for example in the Ethernet telegrams described above ET inserted.

In 9 ist ein durch die Spannungsmesseinrichtung 607 erstelltes erstes Datenpaket DPI dargestellt. Ein durch die Strommesseinrichtung 607 erstelltes zweites Datenpaket DP2 kann eine analoge Datenstruktur wie das erste Datenpaket DPI aufweisen, in dem die Stromkenngrößen AFPI analog zu den in 7 dargestellten Spannungskenngrößen AFPU angeordnet sein können. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden im Wesentlichen der Aufbau des ersten Datenpakets DPI beschrieben.In 9 is a through the tension measuring device 607 created first data package DPI shown. One by the current meter 607 created second data package DP2 can have an analog data structure as the first data packet DPI, in which the current parameters AFPI analogous to the in 7th illustrated voltage parameters AFPU can be arranged. In order to avoid repetitions, the structure of the first data packet DPI is essentially described below.

Gemäß 9 weist das erste Datenpaket DP1 einen Datenrahmen 901 auf, der eine Mehrzahl von Datenabschnitten 900 umfasst. Die einzelnen Datenabschnitte 900 des ersten Datenpakets DPI umfassen verschiedene Betriebsdaten und weisen in der dargestellten Ausführungsform eine Größe von 4 Byte (jeweils mit einem Doppelpfeil gezeichnet) auf.According to 9 the first data packet DP1 assigns a data frame 901 on which a plurality of data sections 900 includes. The individual data sections 900 of the first data packet DPI comprise various operating data and, in the embodiment shown, have a size of 4 bytes (each marked with a double arrow).

In 9 umfassen die Datenabschnitte 900 Spannungskenngrößen AFPU der Versorgungsspannung U, die in dem Analyseschritt 105 mittels einer Analyse von Spannungsmesswerten DPU erstellt worden sind.In 9 comprise the data sections 900 Voltage parameters AFPU of the supply voltage U, which in the analysis step 105 by analyzing voltage readings DPU have been created.

In der Ausführungsform in 9 sind die Spannungskenngrößen AFPU mittels einer Spektralanalyse der Spannungsmesswerte DPU gemäß dem Spektralanalyseschritt 201, dem Spektrumerstellungsschritt 203, dem Reduktionsschritt 205 und dem Spektralwertidentifikationsschritt 207 analysiert. Die Spannungskenngrößen AFPU umfassen damit Informationen bezüglich der Spannungsgrund- und Spannungsoberfrequenzen U0 , U1 , ..., Un und Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 , ..., SDUn der Spannungsgrundfrequenz U0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un sowie dem Spannungsgleichanteil SDUn+1der Versorgungspannung U.In the embodiment in 9 are the voltage parameters AFPU by means of a spectral analysis of the voltage measured values DPU according to the spectral analysis step 201 , the spectrum creation step 203 , the reduction step 205 and the spectral value identification step 207 analyzed. The voltage parameters AFPU thus include information regarding the voltage base and voltage harmonic frequencies U 0 , U 1 , ..., U n and voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n the fundamental voltage frequency U 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n as well as the direct voltage component SDU n + 1 of the supply voltage U.

Bei einer Analyse der Spannungsmesswerte DPU gemäß dem Analyseschritt 105, die nicht mittels einer Spektralanalyse gemäß dem Spektralanalyseschritt 201, dem Spektrumerstellungsschritt 203, dem Reduktionsschritt 205 und dem Spektralwertidentifikationsschritt analysiert wurden, kann die Aufteilung des ersten Datenpakets DPI von der in 9 dargestellten Aufteilung abweichen.When analyzing the voltage readings DPU according to the analysis step 105 that are not performed using a spectrum analysis according to the spectrum analysis step 201 , the spectrum creation step 203 , the reduction step 205 and the spectral value identification step have been analyzed, the division of the first data packet DPI from the in 9 the distribution shown.

Der erste Datenabschnitt 903 umfasst eine Kanalnummer 913 und einen Zeitstempel 915.The first section of data 903 includes a channel number 913 and a timestamp 915 .

Die Kanalnummer 913 kennzeichnet die Phase der gegebenenfalls mehrphasigen Versorgungsspannung U, für die von der Spannungsmesseinrichtung 607 die Spanungsmesswerte DPU aufgenommen wurden.The channel number 913 identifies the phase of the possibly multi-phase supply voltage U for the voltage measuring device 607 the voltage readings DPU were recorded.

Der Zeitstempel 915 kann beispielsweise der Startzeitpunkt tU des ersten Zeitintervalls T1 sein, das die Zeitspanne zur Aufnahme der Spannungsmesswerte DPU bestimmt. Der Zeitstempel 915 beziehungsweise der erste Startzeitpunkt tU dient zur Synchronisation der Spannungsmesseinrichtung 607 und der Strommesseinrichtungen 609 und wird daher innerhalb des ersten Datenpakets DPI an die Prozessoreinheit 611 oder die Strommesseinrichtungen 609 übermittelt.The timestamp 915 can for example be the start time t U of the first time interval T1 this is the period of time for taking the voltage readings DPU certainly. The timestamp 915 or the first start time t U is used for Synchronization of the voltage measuring device 607 and the current measuring devices 609 and is therefore sent to the processor unit within the first data packet DPI 611 or the current measuring devices 609 transmitted.

Mit der Kanalnummer 913 und dem Zeitstempel 915 ist die jeweilige Prozessoreinheit 611 in der Lage, die in dem ersten Datenpaket DPI übermittelten Spannungskenngrößen AFPU auf entsprechende Strommesswerte DPI beziehungsweise Stromkenngrößen AFPI zu synchronisieren.With the channel number 913 and the timestamp 915 is the respective processor unit 611 capable of synchronizing the voltage parameters AFPU transmitted in the first data packet DPI to corresponding current measurement values DPI or current parameters AFPI.

Der zweite Datenabschnitt 905 umfasst die Frequenzzahl der Spannungsgrundfrequenz U0 der Versorgungsspannung. Mit der Spannungsgrundfrequenz U0 lassen sich alle Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un der Versorgungsspannung U als ganzzahlige Vielfache der Spannungsgrundfrequenz U0 bestimmen.The second data section 905 includes the frequency number of the basic voltage frequency U 0 the supply voltage. With the basic voltage frequency U 0 all voltage harmonics U 1 , ..., U n of the supply voltage U as an integer multiple of the basic voltage frequency U 0 determine.

Der dritte Datenabschnitt 907 umfasst den entsprechenden Spannungsgleichanteil SDUn+1.The third data section 907 includes the corresponding DC voltage component SDU n + 1 .

Der vierte Datenabschnitt 909 umfasst den Spannungsspektralwert SDU0 der Spannungsgrundfrequenz U0 .The fourth data section 909 includes the voltage spectral value SDU 0 the fundamental voltage frequency U 0 .

Der fünfte Datenabschnitt 911 umfasst den Spannungsspektralwert SDU1 der ersten Spannungsoberfrequenz U1 .The fifth section of data 911 includes the voltage spectral value SDU 1 the first voltage harmonic U 1 .

Der sechste Datenabschnitt 912 umfasst einen Spannungsphasenwinkel ΦU1 der ersten Oberschwingung in Bezug auf die Grundschwingung.The sixth data section 912 includes a voltage phase angle Φ U1 of the first harmonic with respect to the fundamental.

In den folgenden Abschnitten folgen paarweise die Spannungsspektralwerte SDU2 ,...,SDUn und die jeweiligen Spannungsphasenwinkeln ΦU2,..., ΦUn der 2-ten bis n-ten Spannungsoberfrequenzen U2 , ..., Un .The voltage spectral values follow in pairs in the following sections SDU 2 , ..., SDU n and the respective voltage phase angles Φ U2 , ..., Φ Un of the 2nd to nth voltage harmonics U 2 , ..., U n .

Das derart gestaltete erste Datenpaket DPI umfasst damit eine Anzahl von 4+2*(n-1) Abschnitten, wobei n die Anzahl der bestimmten Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un zur Spannungsgrundfrequenz U0 der Versorgungsspannung U ist. Da jeder Abschnitt eine Datentypgröße von 4 Bytes aufweist, weist der Datenrahmen 701 eine Gesamtdatengröße von nBYTES= (4+2* (n-1)) *4 auf.The first data packet DPI configured in this way thus comprises a number of 4 + 2 * (n-1) sections, where n is the number of determined voltage harmonics U 1 , ..., U n to the basic voltage frequency U 0 the supply voltage U is. Since each section has a data type size of 4 bytes, the data frame has 701 a total data size of n BYTES = (4 + 2 * (n-1)) * 4.

Je nach Anzahl n der bestimmten Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un können die Anzahl der Anschnitte und die Größe des zu übermittelnden ersten Datenpakets DPI variieren.Depending on the number n of certain voltage harmonics U 1 , ..., U n the number of cuts and the size of the first data packet DPI to be transmitted can vary.

Ein erstes Datenpaket DPI gemäß 9 weist einen vergleichbaren Informationsgehalt zu den entsprechenden Spannungsmesswerten DPU auf. Wie oben dargestellt können durch die Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 ,...,SDUn, den Spannungsgleichanteil SDUn+1und die jeweiligen Spannungsphasenwinkeln ΦU1, ..., ΦUn der Spannungsgrundfrequenz U0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 , ..., Un die Scheinleistung S, die Wirkleistung P, die Blindleistung Q oder die Verzerrungsblindleistung D bestimmt werden.A first data packet according to DPI 9 has a comparable information content to the corresponding voltage measurement values DPU on. As shown above, the voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n , the DC voltage component SDU n + 1 and the respective voltage phase angles Φ U1 , ..., Φ Un of the fundamental voltage frequency U 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n the apparent power S, the real power P, the reactive power Q or the distortion reactive power D can be determined.

Durch eine entsprechende Rücktransformation können die Spannungsspektralwerte SDU0 , SDU1 ,...,SDUn unter Berücksichtigung der jeweiligen Spannungsphasenwinkeln ΦU1, ..., ΦUn der Spannungsgrundfrequenz U0 und der ersten n Spannungsoberfrequenzen U1 ,...,Un und dem Spannungsgleichanteil SDUn+1in die Spannungsmesswerte DPU rücktransformiert werden. The voltage spectral values SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n taking into account the respective voltage phase angles Φ U1 , ..., Φ Un of the basic voltage frequency U 0 and the first n voltage harmonics U 1 , ..., U n and the DC voltage component SDU n + 1 into the voltage measurement values DPU be transformed back.

Die Gesamtdatengröße des ersten Datenpakets DPI ist jedoch wesentlich kleiner als ein die Spannungsmesswerte DPU umfassendes Datenpaket, das einen zum ersten Datenpaket DPI vergleichbaren Informationsgehalt aufweist kann.However, the total data size of the first data packet DPI is significantly smaller than the voltage measurement values DPU comprehensive data package which can have an information content comparable to the first data package DPI.

10 zeigt eine schematische Abbildung eines Speichermediums 1001 mit einem Computerprogramm 1000 zur Ausführung des Verfahrens 100 zur Steuerung eines Automatisierungsprozesses. 10 shows a schematic illustration of a storage medium 1001 with a computer program 1000 to carry out the procedure 100 to control an automation process.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Verfahren zur verteilten elektrischen LeistungsbestimmungMethod for distributed electrical power determination
101101
SpannungsmessschrittVoltage measurement step
103103
StrommessschrittCurrent measurement step
105105
AnalyseschrittAnalysis step
107107
Leistungswertermittlungsschritt Performance value determination step
201201
SpektralanalyseschrittSpectral analysis step
203203
SpektrumerstellungsschrittSpectrum creation step
205205
ReduktionsschrittReduction step
207207
SpektralwertidentifikationsschrittSpectral value identification step
209209
Synchronisationsschritt Synchronization step
UU
VersorgungsspannungSupply voltage
II.
VerbraucherstromConsumer electricity
DPUDPU
SpannungsmesswertVoltage reading
DPIDPI
StrommesswertCurrent reading
TCUTCU
SpannungsverlaufStress curve
TCITCI
StromverlaufCurrent curve
AFAF
AnalysefunktionAnalysis function
AFPU AFPU
SpannungskenngrößeVoltage parameter
AFPIAFPI
StromkenngrößeCurrent parameter
U0 U 0
SpannungsgrundfrequenzBasic voltage frequency
U1, ..., Un U 1 , ..., U n
erste n Spannungsoberfrequenzenfirst n voltage harmonics
ΦU1,..., ΦUn Φ U1 , ..., Φ Un
Spannungsphasenwinkel der ersten n Oberschwingungen zur Grundschwingungen der Spannungsversorgung Voltage phase angle of the first n harmonics to the fundamental frequencies of the voltage supply
I0 I 0
StromgrundfrequenzBasic current frequency
I1,..., InI 1 , ..., In
erste n Stromoberfrequenzenfirst n current harmonics
ΦI1,...,ΦIn Φ I1 , ..., Φ In
Stromphasenwinkel der ersten n Oberschwingungen zur Grundschwingungen dem VerbraucherstromCurrent phase angle of the first n harmonics to the basic oscillations of the consumer current
SDSD
FrequenzspektrumFrequency spectrum
SDUSDU
SpannungsfrequenzspektrumVoltage frequency spectrum
SDU0 SDU 0
Spannungsspektralwert der Grundfrequenz der VersorgungsspannungVoltage spectral value of the fundamental frequency of the supply voltage
SDU1,..., SDUn SDU 1 , ..., SDU n
Spannungsspektralwerte der ersten n Oberfrequenzen der VersorgungsspannungVoltage spectral values of the first n upper frequencies of the supply voltage
SDUn+1 SDU n + 1
SpannungsgleichanteilDC voltage component
SDISDI
StromfrequenzspektrumPower frequency spectrum
SDI0 SDI 0
Stromspektralwert der Grundfrequenz des VerbraucherstromsCurrent spectral value of the fundamental frequency of the consumer current
SDI1,..., SDIn SDI 1 , ..., SDI n
Stromspektralwerte der ersten n Oberfrequenzen der VerbraucherstromsCurrent spectral values of the first n upper frequencies of the consumer current
SDIn+1 SDI n + 1
StromgleichanteilDC component
PUPU
SpannungsparameterStress parameters
PIPI
StromparameterCurrent parameters
DPIDPI
erstes Datenpaketfirst data packet
DP2DP2
zweites Datenpaket second data packet
tt
Zeittime
ff
Frequenzfrequency
tU t U
erster Startzeitpunktfirst start time
tI t I
zweiter Startzeitpunktsecond starting time
T1T1
erstes Zeitintervallfirst time interval
T2T2
zweites Zeitintervallsecond time interval
ΔΦΔΦ
Phasenverschiebung Phase shift
401401
Phasenverschiebungsermittlungsschritt Phase shift determination step
501501
AnpassungsschrittAdjustment step
503503
SpannungsparameterermittlungsschrittStress parameter determination step
505505
Parameteridentifikationsschritt Parameter identification step
600600
System zur verteilten elektrischen LeistungsbestimmungSystem for distributed electrical power determination
601601
SpannungsquelleVoltage source
603603
SpannungspfadVoltage path
605605
Verbraucherconsumer
607607
SpannungsmesseinrichtungVoltage measuring device
609609
StrommesseinrichtungCurrent measuring device
611611
ProzessoreinheitProcessor unit
613613
SpannungsmesspunktVoltage measuring point
615615
StrommesspunktCurrent measuring point
617617
SteuerungseinheitControl unit
619619
Kommunikationsverbindung Communication link
700700
Ethernet-NetzwerkaufbauEthernet network structure
701701
Ethernet-KlemmensystemEthernet terminal system
701701
Ethernet-KopplerEthernet coupler
703703
externer Datenbusexternal data bus
705705
externe Schnittstelleexternal interface
707707
interne Schnittstelleinternal interface
709709
SpannungsmesseinrichtungsklemmeVoltmeter clamp
711711
StrommesseinrichtungsklemmeAmmeter terminal
713713
interner Datenbusinternal data bus
RXRX
EmpfangseinheitReceiving unit
TXTX
SendeeinheitSending unit
ETET
Telegramm telegram
900900
DatenabschnittData section
901901
DatenrahmenData frame
903 903
erster Datenabschnittfirst data section
905905
zweiter Datenabschnittsecond data section
907907
dritter Datenabschnittthird data section
909909
vierter Datenabschnittfourth data section
911911
fünfter Datenabschnittfifth data section
913913
KanalnummerChannel number
915915
Zeitstempel time stamp
10011001
SpeichermediumStorage medium
10001000
Computerprogramm Computer program
PP
WirkleistungReal power
QQ
BlindleistungReactive power
DD.
VerzerrungsblindleistungDistortion reactive power
SS.
GesamtscheinleistungTotal apparent power
LL.
LeistungswertPerformance value

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2013/009942 A1 [0003]WO 2013/009942 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren (100) zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung zumindest eines Verbrauchers (605), der über einen Spannungspfad (603) mit einer Spannungsquelle (601) verbunden ist, wobei eine Spannungsmesseinrichtung (607) eine Versorgungsspannung (U) der Spannungsquelle (601) an einem Spannungsmesspunkt (613) auf dem Spannungspfad (603) bestimmt, und wobei zumindest eine Strommesseinrichtung (609) einen Verbraucherstrom (I) des Verbrauchers (605) an einem Strommesspunkt (615) auf dem Spannungspfad (603) bestimmt, die Verfahrensschritte umfassend: Aufnehmen von Spannungsesswerten (DPU) der Versorgungsspannung (U) durch die Spannungsmesseinrichtung (607) zur Bestimmung eines Spannungsverlaufs (TCU) der Versorgungsspannung (U) in einem Spannungsmessschritt (101); Aufnehmen von Strommesswerten (DPI) eines Verbraucherstroms (I) des zumindest einen Verbrauchers (605) durch die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) zur Bestimmung eines Stromverlaufs (TCI) des Verbraucherstroms (I) in einem Strommessschritt (103); Analysieren der Spannungsmesswerte (DPU) der Versorgungsspannung (U) und/oder der Stromesswerte (DPI) des Verbraucherstroms (I) mit einer Analysefunktion (AF) in einem Analyseschritt (105), um Spannungskenngrößen (AFPU) des Spannungsverlaufs (TCU) der Versorgungsspannung (U) und/oder Stromkenngrößen (AFPI) des Stromverlaufs (TCI) des Verbraucherstroms (I) zu bestimmen; und Ermitteln zumindest eines Leistungswerts (L) unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen (AFPU) des Spannungsverlaufs (TCU) der Versorgungsspannung (U) und/oder der Stromkenngrößen (AFPI) des Stromverlaufs (TCI) des Verbraucherstroms (I) in einem Leistungswertermittlungsschritt (107).Method (100) for the distributed electrical power determination of at least one consumer (605) which is connected to a voltage source (601) via a voltage path (603), wherein a voltage measuring device (607) supplies a supply voltage (U) of the voltage source (601) at a voltage measuring point (613) determined on the voltage path (603), and wherein at least one current measuring device (609) determines a consumer current (I) of the consumer (605) at a current measuring point (615) on the voltage path (603), the method steps comprising: Recording of measured voltage values (DPU) of the supply voltage (U) by the voltage measuring device (607) to determine a voltage curve (TCU) of the supply voltage (U) in a voltage measuring step (101); Recording of current measured values (DPI) of a consumer current (I) of the at least one consumer (605) by the at least one current measuring device (609) for determining a current curve (TCI) of the consumer current (I) in a current measuring step (103); Analyzing the voltage measurement values (DPU) of the supply voltage (U) and / or the current measurement values (DPI) of the consumer current (I) with an analysis function (AF) in an analysis step (105) to determine voltage parameters (AFPU) of the voltage curve (TCU) of the supply voltage ( U) and / or current parameters (AFPI) of the current curve (TCI) of the consumer current (I) to be determined; and Determination of at least one power value (L) taking into account the voltage parameters (AFPU) of the voltage curve (TCU) of the supply voltage (U) and / or the current parameters (AFPI) of the current curve (TCI) of the consumer current (I) in a power value determination step (107). Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die Analyse der Spannungsmesswerte (DPU) der Versorgungsspannung (U) in dem Analyseschritt (105) von der Spannungsmesseinrichtung (607) durchgeführt wird, und/oder wobei die Analyse der Strommesswerte (DPI) des Verbraucherstroms (I) in dem Analyseschritt (105) von der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) durchgeführt wird.Method (100) according to Claim 1 , wherein the analysis of the measured voltage values (DPU) of the supply voltage (U) is carried out in the analysis step (105) by the voltage measuring device (607), and / or the analysis of the measured current values (DPI) of the consumer current (I) in the analysis step (105 ) is carried out by the at least one current measuring device (609). Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Analyseschritt (105) der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Stromesswerte (DPI) die Verfahrensschritte umfasst: Durchführen einer Spektralanalyse, insbesondere einer diskreten Fourier-Analyse, der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Strommesswerte (DPI) in einem Spektralanalyseschritt (201); Erstellen eines Spannungsfrequenzspektrums (SDU) der Versorgungsspannung (U) auf Basis der Spektralanalyse der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder eines Stromfrequenzspektrums (SDI) des Verbraucherstroms (I) auf Basis der Spektralanalyse der Strommesswerte (DPI) in einem Spektrumerstellungsschritt (203); Reduzieren des Spannungsfrequenzspektrums (SDU) der Versorgungsspannung (U) und/oder des Stromfrequenzspektrums (SDI) des Verbraucherstroms (I) auf Frequenzen einer Spannungsgrundfrequenz (U0) und von ersten n Spannungsoberfrequenzen (U1,...,Un) der Versorgungsspannung (U) und/oder auf Frequenzen einer Stromgrundfrequenz (I0) und von ersten n Stromoberfrequenzen (I1,..., In) des Verbraucherstroms (I) in einem Reduktionsschritt (205); und Identifizieren der Spannungsspektralwerte (SDU0, SDU1,..., SDUn) für Frequenzen der Spannungsgrundfrequenz (U0) und der ersten n Spannungsoberfrequenzen (U1,...,Un) der Versorgungsspannung (U) als Spannungskenngrößen (AFPU) und/oder der Stromspektralwerte (SDI0, SDI1,..., SDIn) für Frequenzen der Stromgrundfrequenz (I0) und der ersten n Stromoberfrequenzen (I1,..., In) des Verbraucherstroms (I) als Stromkenngrößen (AFPI) in einem Spektralwertidentifikationsschritt (207).Method (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the analysis step (105) of the measured voltage values (DPU) and / or the measured current values (DPI) comprises the method steps: performing a spectral analysis, in particular a discrete Fourier analysis, of the measured voltage values (DPU) and / or the measured current values (DPI) in one Spectrum analysis step (201); Creating a voltage frequency spectrum (SDU) of the supply voltage (U) on the basis of the spectral analysis of the voltage measurement values (DPU) and / or a current frequency spectrum (SDI) of the consumer current (I) on the basis of the spectral analysis of the current measurement values (DPI) in a spectrum creation step (203); Reduction of the voltage frequency spectrum (SDU) of the supply voltage (U) and / or the current frequency spectrum (SDI) of the consumer current (I) to frequencies of a basic voltage frequency (U 0 ) and of the first n voltage harmonics (U 1 , ..., U n ) of the supply voltage (U) and / or at frequencies of a basic current frequency (I 0 ) and of first n upper current frequencies (I 1 , ..., I n ) of the consumer current (I) in a reduction step (205); and identification of the voltage spectral values (SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n ) for frequencies of the voltage base frequency (U 0 ) and the first n voltage harmonics (U 1 , ..., U n ) of the supply voltage (U) as voltage parameters ( AFPU) and / or the current spectral values (SDI 0 , SDI 1 , ..., SDI n ) for frequencies of the basic current frequency (I 0 ) and the first n upper current frequencies (I 1 , ..., I n ) of the consumer current (I) as current parameters (AFPI) in a spectral value identification step (207). Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Analyseschritt (105) der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Strommesswerte (DPI) die Verfahrensschritte umfasst: Durchführen eines Anpassungsprozesses einer Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte (DPU) und/oder die Strommesswerte (DPI) in einem Anpassungsschritt (501); Ermitteln von Spannungsparametern (PU) der Anpassungsfunktion, wobei die Anpassungsfunktion mit den Spannungsparametern (PU) den Spannungsverlauf (TCU) der Versorgungsspannung (U) beschreibt, und/oder von Stromparametern (PI) der Anpassungsfunktion, wobei die Anpassungsfunktion mit den Stromparametern (PI) den Stromverlauf (TCI) des Verbraucherstroms (I) beschreibt, in einem Parameterermittlungsschritt (503); und Identifizieren der Spannungsparameter (PU) der Anpassungsfunktion als Spannungskenngrößen (AFPU) und/oder der Stromparameter (PI) der Anpassungsfunktion als Stromkenngrößen (AFPI) in einem Parameteridentifikationsschritt (505).Method (100) according to Claim 1 or 2 wherein the analysis step (105) of the measured voltage values (DPU) and / or the measured current values (DPI) comprises the steps of: performing an adaptation process of an adaptation function to the measured voltage values (DPU) and / or the measured current values (DPI) in an adaptation step (501); Determination of voltage parameters (PU) of the adaptation function, the adaptation function with the voltage parameters (PU) describing the voltage curve (TCU) of the supply voltage (U), and / or of current parameters (PI) of the adaptation function, the adaptation function with the current parameters (PI) describes the current curve (TCI) of the consumer current (I) in a parameter determination step (503); and identifying the voltage parameters (PU) of the adaptation function as voltage parameters (AFPU) and / or the current parameters (PI) of the adaptation function as current parameters (AFPI) in a parameter identification step (505). Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: Synchronisieren der Spannungsmesseinrichtung (607) und der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) auf eine Referenzzeit in einem Synchronisationsschritt (209), wobei die Spannungsmesseinrichtung (607) und die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) jeweils eine lokale Zeit bestimmen, und wobei die lokale Zeit der Spannungsmesseinrichtung (607) und die lokale Zeit der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) in Bezug auf die Referenzzeit angepasst werden.The method (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: Synchronizing the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) to a reference time in a synchronization step (209), the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) each determining a local time, and the local time of the Voltage measuring device (607) and the local time of the at least one current measuring device (609) can be adapted in relation to the reference time. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die Synchronisation der Spannungsmesseinrichtung (607) und der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) in dem Synchronisationsschritt (209) das Ermitteln einer Phasenverschiebung (ΔΦ) zwischen dem Spannungsverlauf (TCU) der Versorgungsspannung (U) und dem Stromverlauf (TCI) des Verbraucherstroms (I) in einem Phasenverschiebungsermittlungsschritt (401) umfasst. Method (100) according to Claim 5 , wherein the synchronization of the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) in the synchronization step (209) the determination of a phase shift (Δ dem) between the voltage curve (TCU) of the supply voltage (U) and the current curve (TCI) of the consumer current ( I) in a phase shift determining step (401). Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Leistungswert (L) eine Wirkleistung (P), eine Blindleistung (Q), eine Verzerrungsblindleistung (D) oder eine Gesamtscheinleistung (S) ist.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one power value (L) is an active power (P), a reactive power (Q), a distortion reactive power (D) or a total apparent power (S). System (600) zur verteilten elektrischen Leistungsbestimmung mit einer Spannungsquelle (601) zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung (U), zumindest einem Verbraucher (605), der über zumindest einen Spannungspfad (603) mit der Spannungsquelle (601) verbunden ist, einer Spannungsmesseinrichtung (607) zur Messung der Versorgungsspannung (U) an einem Spannungsmesspunkt (613) auf dem Spannungspfad (603), zumindest einer Strommesseinrichtungen (609) zur Messung eines Versorgungsstroms (I) des Verbrauchers (605) an einem Strommesspunkt (615) auf dem Spannungspfad (603), eine Prozessoreinheit (611) zum Erstellen zumindest eines Leistungswerts (L), und einer Steuerungseinheit (617) zum Ansteuern der Spannungsmesseinrichtung (607) und der zumindest einen Strommesseinrichtung (609), wobei die Spannungsmesseinrichtung (607) ausgebildet ist, Spannungsmesswerte (DPU) der Versorgungsspannung (U) aufzunehmen, um einen Spannungsverlauf (TCU) der Versorgungsspannung (U) zu bestimmen, die Spannungsmesswerte (DPU) mit einer Analysefunktion (AF) zu analysieren, um Spannungskenngrößen (AFPU) des Spannungsverlaufs (TCU) der Spannungsmesswerte (DPU) zu bestimmen, ein erstes Datenpaket (DP1) zu erstellen, das die Spannungskenngrößen (AFPU) umfasst, und das erste Datenpaket (DP1) an die zumindest eine Prozessoreinheit (611) zu übermitteln; wobei die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) ausgebildet ist, Strommesswerte (DPI) der Verbraucherstroms (I) aufzunehmen, um einen Stromverlauf (TCI) des Verbraucherstroms (I) zu bestimmen, die Strommesswerte (DPI) mit der Analysefunktion (AF) zu analysieren, um Stromkenngrößen (AFPI) des Stromverlaufs (TCI) der Strommesswerte (DPI) zu bestimmen, ein zweites Datenpaket (DP2) zu erstellen , das die Stromkenngrößen (AFPI) umfasst, und das zweite Datenpaket (DP2) an die zumindest eine Prozessoreinheit (611) zu übermitteln; und wobei die zumindest eine Prozessoreinheit (611) ausgebildet ist, zumindest einen Leistungswert (L) unter Berücksichtigung der Spannungskenngrößen (AFPU) und/oder der Stromkenngrößen (AFPI) zu ermitteln.System (600) for distributed electrical power determination with a voltage source (601) for providing a supply voltage (U), at least one consumer (605) which is connected to the voltage source (601) via at least one voltage path (603), a voltage measuring device (607) ) for measuring the supply voltage (U) at a voltage measuring point (613) on the voltage path (603), at least one current measuring device (609) for measuring a supply current (I) of the consumer (605) at a current measuring point (615) on the voltage path (603) ), a processor unit (611) for generating at least one power value (L), and a control unit (617) for controlling the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609), wherein the voltage measuring device (607) is designed to record voltage measurement values (DPU) of the supply voltage (U) in order to determine a voltage curve (TCU) of the supply voltage (U), to analyze the voltage measurement values (DPU) with an analysis function (AF) to determine voltage parameters (AFPU) to determine the voltage profile (TCU) of the voltage measurement values (DPU), to create a first data packet (DP1) that includes the voltage parameters (AFPU), and to transmit the first data packet (DP1) to the at least one processor unit (611) ; wherein the at least one current measuring device (609) is designed to record current measured values (DPI) of the consumer current (I) in order to determine a current curve (TCI) of the consumer current (I), to analyze the current measured values (DPI) with the analysis function (AF), to determine current parameters (AFPI) of the current curve (TCI) of the current measured values (DPI), to create a second data packet (DP2) that includes the current parameters (AFPI), and the second data packet (DP2) to the at least one processor unit (611) to transmit; and wherein the at least one processor unit (611) is designed to determine at least one power value (L) taking into account the voltage parameters (AFPU) and / or the current parameters (AFPI). System (600) nach Anspruch 8, wobei die Spannungsmesseinrichtung (607), die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) und die Prozessoreinheit (611)ausgebildet sind, zum Analysieren der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Strommesswerte (DPI) mit der Analysefunktion (AF) ausgebildet sind: eine Spektralanalyse, insbesondere eine diskrete Fourier-Analyse, der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Strommesswerte (DPI) durchzuführen; ein Spannungsfrequenzspektrum (SDU) der Versorgungsspannung (U) auf Basis der Spektralanalyse der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder ein Stromfrequenzspektrum (SDI) des Verbraucherstroms (I) auf Basis der Spektralanalyse der Strommesswerte (DPI) zu erstellen; das Spannungsfrequenzspektrum (SDU) der Versorgungsspannung (U) und/oder das Stromfrequenzspektrum (SDI) des Verbraucherstroms (I) auf Spannungsspektralwerte (SDU0, SDU1, ..., SDUn) einer Spannungsgrundfrequenz (U0) und von ersten n Spannungsoberfrequenzen (U1,...,Un) der Versorgungsspannung (U) und/oder auf Stromspektralwerte (SDI0, SDI1,..., SDIn) einer Stromgrundfrequenz (I0) und von ersten n Stromoberfrequenzen (I1, ..., In) des Verbraucherstroms (I) zu reduzieren; und die Spannungsspektralwerte (SDU0, SDU1,..., SDUn) für Frequenzen der Spannungsgrundfrequenz (U0) und der ersten n Spannungsoberfrequenzen (U1,...,Un) der Versorgungsspannung (U) als Spannungskenngrößen (AFPU) und/oder die Stromspektralwerte (SDI0, SDI1,..., SDIn) für Frequenzen der Stromgrundfrequenz (I0) und der ersten n Stromoberfrequenzen (I1,..., In) des Verbraucherstroms (I) als Stromkenngrößen (AFPI) zu identifizieren.System (600) according to Claim 8 , wherein the voltage measuring device (607), the at least one current measuring device (609) and the processor unit (611) are designed to analyze the voltage measurement values (DPU) and / or the current measurement values (DPI) with the analysis function (AF): a spectral analysis to carry out in particular a discrete Fourier analysis of the voltage measurement values (DPU) and / or the current measurement values (DPI); to create a voltage frequency spectrum (SDU) of the supply voltage (U) based on the spectral analysis of the measured voltage values (DPU) and / or a current frequency spectrum (SDI) of the consumer current (I) based on the spectral analysis of the measured current values (DPI); the voltage frequency spectrum (SDU) of the supply voltage (U) and / or the current frequency spectrum (SDI) of the consumer current (I) on voltage spectrum values (SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n ) of a basic voltage frequency (U 0 ) and of the first n voltage harmonics (U 1 , ..., U n ) of the supply voltage (U) and / or to current spectral values (SDI 0 , SDI 1 , ..., SDI n ) of a fundamental current frequency (I 0 ) and of the first n upper current frequencies (I 1 , ..., I n ) to reduce the consumer current (I); and the voltage spectral values (SDU 0 , SDU 1 , ..., SDU n ) for frequencies of the basic voltage frequency (U 0 ) and the first n upper voltage frequencies (U 1 , ..., U n ) of the supply voltage (U) as voltage parameters (AFPU ) and / or the current spectral values (SDI 0 , SDI 1 , ..., SDI n ) for frequencies of the current fundamental frequency (I 0 ) and the first n current harmonics (I 1 , ..., I n ) of the consumer current (I) as Identify current characteristics (AFPI). System (600) nach Anspruch 8, wobei die Spannungsmesseinrichtung (607), die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) und die Prozessoreinheit (611) ausgebildet sind, zum Analysieren der Spannungsmesswerte (DPU) und/oder der Strommesswerte (DPI) mit der Analysefunktion (AF) ausgebildet sind: einen Anpassungsprozess einer Anpassungsfunktion an die Spannungsmesswerte (DPU) und/oder die Strommesswerte (DPI) durchzuführen; Spannungsparameter (PU) und/oder Stromparameter (PI) der Anpassungsfunktion zu bestimmen; und die Spannungsparameter (PU) der Anpassungsfunktion als Spannungskenngrößen (AFPU) und/oder die Stromparameter (PI) der Anpassungsfunktion als Stromkenngrößen (AFPI) zu identifizieren.System (600) according to Claim 8 , wherein the voltage measuring device (607), the at least one current measuring device (609) and the processor unit (611) are designed to analyze the voltage measurement values (DPU) and / or the current measurement values (DPI) with the analysis function (AF): an adaptation process perform an adaptation function to the voltage measurement values (DPU) and / or the current measurement values (DPI); To determine voltage parameters (PU) and / or current parameters (PI) of the adaptation function; and to identify the voltage parameters (PU) of the adaptation function as voltage parameters (AFPU) and / or the current parameters (PI) of the adaptation function as current parameters (AFPI). System (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend zumindest eine Kommunikationsverbindung (619) zwischen der Spannungsmesseinrichtung (607) und der zumindest einen Prozessoreinheit (611) und/oder der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) und der zumindest einen Prozessoreinheit (611) zum Übermitteln des ersten Datenpakets (DPI) von der Spannungsmesseinrichtung (607) an die zumindest eine Prozessoreinheit (611) und/oder des zweiten Datenpakets (DP2) von der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) an die zumindest eine Prozessoreinheit (611).System (600) according to one of the preceding Claims 8 to 10 , further comprising at least one communication link (619) between the voltage measuring device (607) and the at least a processor unit (611) and / or the at least one current measuring device (609) and the at least one processor unit (611) for transmitting the first data packet (DPI) from the voltage measuring device (607) to the at least one processor unit (611) and / or the second Data packets (DP2) from the at least one current measuring device (609) to the at least one processor unit (611). System (600) nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei die zumindest eine Prozessoreinheit (611) in der Spannungsmesseinrichtung (607) und/oder in der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) ausgebildet ist oder eine externe Prozessoreinheit (611) ist.System (600) according to one of the preceding Claims 8 to 11 wherein the at least one processor unit (611) is embodied in the voltage measuring device (607) and / or in the at least one current measuring device (609) or is an external processor unit (611). System (600) nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei die Spannungsmesseinrichtung (607) und die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) zueinander synchronisierbar sind, wobei die Spannungsmesseinrichtung (607) und die zumindest eine Strommesseinrichtung (609) hierzu jeweils eine lokale Zeit aufweisen, und wobei die lokalen Zeiten der Spannungsmesseinrichtung (607) und der zumindest einen Strommesseinrichtung (609) auf eine globale Referenzzeit des Systems (600) abstimmbar sind.System (600) according to one of the preceding Claims 8 to 12th , the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) being able to be synchronized with one another, the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) each having a local time for this purpose, and the local times of the voltage measuring device (607) and the at least one current measuring device (609) can be tuned to a global reference time of the system (600). Computerprogramm (1000), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms (1000) durch einen Computer oder die Steuerungseinheit (617) diese veranlassen, ein Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.Computer program (1000), comprising instructions which cause the computer program (1000) to be executed by a computer or the control unit (617), a method (100) according to one of the Claims 1 to 7th execute. Maschinenlesbares Speichermedium (1001), auf dem das Computerprogramm (1000) nach Anspruch 14 gespeichert ist.Machine-readable storage medium (1001) on which the computer program (1000) is after Claim 14 is stored.
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